Потенциальная терапия мышечной дистрофии: использование доставки mRNA для улучшения силы мышц

Мутации, ведущие к атрофии мышц, можно исправить с помощью генного редактора CRISPR-Cas9. Команда под руководством исследователя ECRC Елены Эскобар впервые доставила этот инструмент в стволовые клетки человеческих мышц с помощью mRNA, обнаружив метод, пригодный для терапевтического применения.

Мускульные дистрофии почти всегда вызваны одним дефектным геном. "Из-за генетического дефекта происходят изменения в структуре и функции мышц, что приводит к прогрессирующей атрофии", — объясняет профессор Симоне Шпулер, руководитель Миологической лаборатории в Экспериментальном и клиническом исследовательском центре (ECRC). Это состояние может быть смертельным, если затронуты дыхательные или сердечные мышцы.

Метод уже доказал успех на мышах

Исследователи несколько лет работают над идеей: взять мышечные стволовые клетки у пациентов, исправить дефектные гены с помощью CRISPR-Cas9 и ввести обработанные клетки в мышцы для формирования новой ткани. Метод сработал на мышах с мышечной атрофией.

Однако у метода был недостаток: инструкции для редактора вводили в стволовые клетки с помощью плазмид — кольцевых двуцепочечных молекул ДНК из бактерий. Плазмиды могли нежелательно встроиться в геном человеческих клеток, что делало метод непригодным для терапии пациентов.

Прицельная коррекция генетических дефектов

Альтернативой стала матричная РНК (mRNA) — одноцепочечная молекула РНК, известная как ключевой компонент некоторых вакцин против COVID-19. "В нашей работе мы используем молекулы mRNA, которые содержат инструкции по сборке инструмента для редактирования генов", — объясняет Кристиан Штадельман, докторант в лаборатории Шпулер.

Чтобы доставить mRNA в стволовые клетки, использовали электроporation, временно повышающую проницаемость клеточных мембран. Сначала с помощью mRNA, кодирующей зеленый флуоресцентный белок, показали, что молекулы mRNA попали почти во все стволовые клетки. Затем метод использовали для прицельной коррекции генетических дефектов на примере измененной молекулы на поверхности клеток.

В разработке — клиническое испытание

Также команда испытала инструмент, похожий на CRISPR-Cas9, который не разрезает ДНК, а точечно её "подправляет". "Это позволяет работать ещё точнее, хотя инструмент подходит не для каждой мутации, вызывающей мышечную дистрофию", — поясняет Штадельман. В экспериментах в чашке Петри исправленные мышечные стволовые клетки так же успешно, как и здоровые, сливались и формировали молодые мышечные волокна.

"Мы планируем запустить первое клиническое испытание с пятью-семью пациентами, страдающими мышечной дистрофией, ближе к концу года", — говорит Шпулер. Институт Пауля Эрлиха (PEI), ответственный за одобрение испытания, поддержал идею на консультативной встрече.

"Мы не ждем чудес. Пациенты в инвалидных колясках не встанут и не пойдут после терапии. Но для многих большой шаг вперед — улучшение функции небольшой мышцы, важной для хватания или глотания. Идея восстановления крупных мышц, необходимых для стояния и ходьбы, уже рассматривается", — отмечает исследователь.

Чтобы терапия стала реальностью, молекулярные инструменты должны стать настолько безопасными, чтобы их можно было без опасений вводить не только в изолированные стволовые клетки, но и непосредственно в дегенерировавшую мышцу.