Введение препарата против СМА в амниотическую жидкость испытали на мышах
При спинальной мышечной атрофии (СМА) пациенты должны получить лекарство как можно скорее после рождения, но при тяжелых формах заболевания и этого может быть недостаточно. Ученые из США предложили вводить антисмысловые олигонуклеотиды — лекарства от СМА — еще до рождения, прямо в амниотическую жидкость. Такой способ доставки показал эффективность на мышиных моделях СМА, а фармакологические характеристики ученые также проверили на ягнятах.

В большинстве случаев спинальная мышечная атрофия (СМА) вызывается рецессивными мутациями в гене SMN1, которые приводят к снижению экспрессии белка SMN. Самой частой причиной СМА является делеция экзона 7 в этом гене. Дефицит SMN может быть частично скомпенсирован продуктом гена-паралога SMN2, однако число его копий варьирует у пациентов (как правило, их от 1 до 4); при меньшем числе копий SMN2 развиваются более тяжелые формы СМА. Кроме того, из-за мутации, нарушающей сплайсинг, значительная часть продукта SMN2 также нефункциональна. Для лечения СМА применяют в настоящее время три препарата: онасемноген абепарвовек (Золгенсма) основан на доставке гена SMN1 в нейроны, нусинерсен содержит антисмысловой олигонуклеотид (АСО) к мРНК SMN2, способствующий «правильному» сплайсингу, а пероральный препарат рисдиплам — малую молекулу, которая влияет на сплайсинг аналогичным образом.
В некоторых странах, включая теперь и РФ, для быстрого выявления СМА проводится неонатальный скрининг, с тем, чтобы дети получали лечение как можно скорее. Время начала терапии кардинально влияет на ее эффективность. Тем не менее при особенно тяжелых формах СМА постнатальное лечение может быть недостаточным, потому что дефекты развития моторных нейронов у таких детей появляются еще в утробе. Используя животные модели, сотрудники различных научных центров США протестировали способ введения АСО для лечения СМА в амниотическую жидкость, который позволил бы детям получать лечение во время эмбрионального развития. Результаты опубликованы в Science Translational Medicine. В работе участвовали представители компании Ionis Pharmaceuticals, сотрудники которой в свое время вместе с Адрианом Крайнером из Колд-Спринг-Харбор разработали нусинерсен.
Сначала исследователи сравнили эффективность АСО для лечения СМА, которые доставляли пренатально в амнотическую жидкость или же вводили подкожно мышам уже после рождения. В работе тестировалось две модели СМА — мыши с нокаутом по Smn, гетерозиготные по SMN2, и мыши линии SMAΔ7 с нокаутом по Smn и с человеческими генами SMN2 и SMNΔ7.
Первой мышиной модели вводили в амниотическую жидкость АСО — аналог нусинерсена в дозе 250 мкг на эмбрион на 16-й день эмбрионального развития. Мышатам в другой группе делали подкожные инъекции в дозе 30 мкг на 1-е и 2-е сутки после рождения. Исследователи также рассматривали еще один вариант введения препарата: одна доза в амниотическую жидкость до рождения, вторая — подкожно после рождения. В качестве контроля использовались мыши, которым вводили пустышку.
У контрольных мышей, не получавших лечения, медианная выживаемость составила всего 10,5 дней, в то время как у всех мышей, получавших АСО, выживаемость значительно повысилась: до 97,5 суток у мышей, которым вводили препарат подкожно, до 179 суток у мышей, которым вводили его в амниотическую жидкость до рождения, и до 180 суток у мышей, которые получали дозы лекарства до и после рождения. У всех животных, получавших лечение, в головном и спинном мозге, а также в периферических тканях детектировались мРНК полноразмерного SMN2 и белок SMN. Доставка АСО в амниотическую жидкость позволила увеличить уровни целевых мРНК и белка, причем наилучший результат наблюдался при совмещении доставок препарата до и после рождения.
В поведенческих тестах также была показана функциональная эффективность АСО. У мышей проверяли способность встать в нормальное положение после падения, а также способность удерживаться на решетке (крышке от клетки), цепляясь за нее лапами. Мышам, которые не получали лечения, требовалось больше времени, чтобы подняться, и они быстрее падали, что указало на нарушения мышц и моторных навыков. Напротив, у всех мышей, получавших АСО, показатели в этих тестах улучшились.
Мыши линии SMAΔ7 имеют более тяжелые проявления СМА по сравнению с предыдущей мышиной моделью. У них дефекты развития моторных нейронов проявляются еще до рождения, что соответствует типам 0 и 1 СМА у человека. Эти мыши получали другой АСО, с модификациями, повышающими эффективность и переносимость препарата; он действовал по тому же механизму, что и нусинерсен. Мышам вводили препарат в амниотическую жидкость в дозе 350 мкг на эмбриона в 14,5-й день эмбрионального развития. В группе лечения значительно улучшились выживаемость и результаты поведенческих тестов. Экспрессия SMN2 у животных наблюдалась в головном и спинном мозге, в почках, печени и легких. Как и в предыдущей мышиной модели, самой эффективной была двукратная доставка — до и после рождения.
Также исследователи отметили, что у нелеченных мышей с СМА число моторных нейронов снижалось на 50% по сравнению с мышами дикого типа. При введении АСО после рождения число моторных нейронов не восстанавливалось, а пренатальное лечение повышало их количество. Нейроны были функциональными, о чем говорила миелиновая оболочка вокруг их аксонов.
Чтобы проверить, сработает ли предложенный подход на более крупных животных, исследователи решили вводить АСО эмбрионам ягнят. Так как у овец нет гена SMN2, целевое действие препарата оценить было невозможно, поэтому ученые сосредоточились только на определении параметров фармакокинетики и биораспределения. Ягнятам вводили нусинерсен в череп (в одну из подпаутинных цистерн) как аналог постнатального интратекального введения либо в амниотическую жидкость. Токсические эффекты не наблюдались ни в том, ни в другом случае. При введении АСО в череп даже в самой низкой дозировке (0,7 мг) удалось добиться достаточных для терапевтического эффекта концентраций лекарства в спинном мозге. Препарат детектировался и в периферических тканях ягнят, а также в минимальных количествах — в матке матери. При введении препарата в амниотическую жидкость терапевтические концентрации были достигнуты при использовании доз 500 и 1000 мг, но не минимальной дозы (137 мг). Детектировать препарат удалось в спинном мозге 56–67% животных, а также в различных участках головного мозга и в периферических тканях. После введения в амниотическую жидкость препарат также присутствовал не только в матке, но и в печени овец-матерей, но больше никаких тревожных признаков авторы не обнаружили.
Авторы статьи считают, что пренатальная доставка АСО через амниотическую жидкость может значительно повысить эффективность лечения СМА. Изначально эмбрион получает АСО через амниотическую жидкость, но потом препарат выводится из его тела с мочой и снова попадает в амниотическую жидкость. За счет такой рециркуляции эмбрион может периодически получать «добавочные» дозы одного и того же препарата.
Источник
Borges, B. et al. Intra-amniotic antisense oligonucleotide treatment improves phenotypes in preclinical models of spinal muscular atrophy // Science Translational Medicine (2025). DOI: 10.1126/scitranslmed.adv4656