Ученые использовали наночастицы для доставки генной терапии против слепоты у грызунов
Исследователи из Университета Джонса Хопкинса — инженер и офтальмолог — сообщили об успешном применении наночастиц для доставки генной терапии при заболеваниях глаз, ведущих к слепоте, в экспериментах на крысах и мышах. Специально сконструированный крупный полимер позволяет компактно упаковывать большие фрагменты терапевтической ДНК для доставки в клетки глаза.
Исследование, опубликованное 3 июля в Science Advances, демонстрирует потенциал такого подхода для лечения влажной формы возрастной макулярной дегенерации (ВМД) — заболевания, характеризующегося ростом аномальных кровеносных сосудов, повреждающих светочувствительную ткань в задней части глаза, — а также более редких наследственных заболеваний сетчатки.
Многие методы генной терапии зависят от вирусных векторов, которые используют естественную способность вируса переносить генетический материал в клетки. Однако вирусы вызывают иммунный ответ, препятствующий повторному введению, а наиболее часто используемый для офтальмологии вектор не может нести большие гены.
«Некоторые из наиболее распространенных наследственных дистрофий сетчатки вызваны мутациями в крупных генах, которые просто не помещаются в самый распространенный вирусный вектор», — говорит Питер Кампокьяро, профессор офтальмологии.
Чтобы преодолеть эти ограничения, Кампокьяро и Джордан Грин разработали новый подход с использованием биодеградируемого полимера, который окружает и компактизует длинные фрагменты ДНК, создавая наночастицы, способные проникать в клетки. Эта технология позволяет превратить клетки глаза в мини-фабрики по производству терапевтического белка.
Эксперименты с наночастицами
1. Тест на доставку. Для проверки способности наночастиц достигать целевых клеток исследователи загрузили в них ген флуоресцентного белка, заставляющего клетки светиться. Это позволило определить локализацию, количество и продолжительность экспрессии гена. Даже через восемь месяцев после лечения большинство светочувствительных клеток в глазах крыс светилось, что подтвердило эффективность доставки.
2. Моделирование болезни. Затем наночастицы доставили в глаз биологически значимый ген — ген фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), ответственного за рост аномальных сосудов при влажной ВМД. После инъекции 30 крысам у всех животных в течение месяца развились аномальные сосуды под сетчаткой и внутри нее, аналогичные наблюдаемым у пациентов. Кровеносные сосуды стали более обширными через два и пять месяцев, с сопутствующим рубцеванием, как при хронической нелеченой ВМД. «Это показывает, что гены, доставленные наночастицами, оставались активными в клетках в течение нескольких месяцев», — отмечает Кампокьяро.
3. Терапевтический тест. Для проверки лечебного потенциала наночастицы загрузили геном, продуцирующим белок, нейтрализующий VEGF. Их ввели генетически модифицированным мышам, у которых развивается форма влажной ВМД, сходная с человеческой. В настоящее время врачи вводят такие блокирующие VEGF белки в глаза пациентам, но процедуру необходимо часто повторять.
Через три недели после инъекции наночастиц у мышей наблюдалось 60%-ное сокращение аномальных кровеносных сосудов по сравнению с контрольной группой. Такой же эффект сохранялся и через 35 дней.
«Эти результаты чрезвычайно многообещающи, — говорит Джордан Грин, профессор биомедицинской инженерии. — У нас есть возможность доставлять невирусные препараты к клеткам, наиболее пораженным дегенеративным заболеванием глаз, позволяя глазу создавать собственную пролонгированную терапию».
Около 1,6 миллиона человек в США с макулярной дегенерацией получают инъекции препаратов в глаз каждые 4–6 недель. Генная терапия могла бы позволить тканям глаза предотвращать дальнейшее ухудшение зрения после всего нескольких начальных процедур. Наследственные заболевания, вызывающие слепоту, можно лечить аналогичным способом, вводя функциональные версии генов, отключенных унаследованными мутациями.