Результаты, опубликованные 18 февраля 2019 года в журнале Nature Medicine, выделяют новую терапию редактирования генома CRISPR / Cas9, которая может подавить ускоренное старение, наблюдаемое у мышей с синдромом прогерии Хатчинсона-Гилфорда, редким генетическим заболеванием, которое также поражает людей. Это лечение дает важную информацию о молекулярных путях, участвующих в ускоренном старении, а также о том, как уменьшить количество токсичных белков с помощью генной терапии.
«Старение – это сложный процесс, в котором клетки начинают терять свою функциональность, поэтому для нас очень важно найти эффективные способы изучения молекулярных факторов старения», – говорит Хуан Карлос Изписуа Бельмонте, профессор Лаборатории экспрессии генов Солка и старший автор. бумаги. "Прогерия – идеальная модель старения, потому что она позволяет нам разработать способ вмешательства, усовершенствовать его и быстро снова протестировать."
Прогерия с ранним началом и быстрым прогрессированием является одной из наиболее тяжелых форм группы дегенеративных заболеваний, вызванных мутацией в гене LMNA. И мыши, и люди с прогерией демонстрируют множество признаков старения, включая повреждение ДНК, сердечную дисфункцию и резкое сокращение продолжительности жизни. Ген LMNA обычно производит два похожих белка внутри клетки: ламин А и ламин С. Прогерия переводит производство ламина А на прогерин.
Прогерин – это укороченная токсичная форма ламина А, которая накапливается с возрастом и усугубляется у людей с прогерией.
«Наша цель состояла в том, чтобы уменьшить токсичность мутации гена LMNA, которая приводит к накоплению прогерина внутри клетки», – говорит соавтор исследования Синь-Кай Ляо, штатный исследователь лаборатории Изписуа Бельмонте. «Мы пришли к выводу, что прогерию можно лечить с помощью CRISPR / Cas9-целевого разрушения как ламина А, так и прогерина."
Исследователи использовали систему CRISPR / Cas9 для доставки генной терапии в клетки модели мышей с прогерией, экспрессирующие Cas9.
Был введен аденоассоциированный вирус (AAV), содержащий две синтетические направляющие РНК и репортерный ген. Направляющая РНК направляет белок Cas9 в определенное место в ДНК, где он может сделать разрез, чтобы сделать ламин А и прогерин нефункциональными, не нарушая ламин С. Репортер помогает исследователям отслеживать ткани, инфицированные AAV.
Через два месяца после проведения терапии мыши стали сильнее и активнее, с улучшенным сердечно-сосудистым здоровьем. Они показали снижение дегенерации главного артериального кровеносного сосуда и отсроченное начало брадикардии (аномально медленное сердцебиение) – две проблемы, обычно наблюдаемые при прогерии и пожилом возрасте.
В целом, у обработанных мышей прогерии уровни активности были аналогичны нормальным мышам, а их продолжительность жизни увеличилась примерно на 25 процентов.
«Как только мы повысим эффективность наших вирусов для заражения широкого спектра тканей, мы уверены, что сможем увеличить продолжительность жизни», – говорит Прадип Редди, научный сотрудник лаборатории Изписуа Бельмонте и автор статьи.
Взятые вместе, результаты показывают, что нацеливание на ламин А и прогерин с использованием системы CRISPR / Cas9 может значительно улучшить физиологическое здоровье и продолжительность жизни мышей с прогерией. Эти результаты обеспечивают новое понимание того, как ученые в конечном итоге смогут воздействовать на молекулярные факторы старения у людей.
Дальнейшие усилия будут сосредоточены на том, чтобы сделать терапию более эффективной и усовершенствовать ее для использования людьми. В настоящее время нет лекарства от прогерии, поэтому симптомы лечат, а осложнения лечат по мере их возникновения.
«Это первый раз, когда терапия редактирования генов была применена для лечения синдрома прогерии», – говорит Изписуа Бельмонте, владелец кафедры Роджера Гийемена. "Потребуются некоторые доработки, но у него гораздо меньше негативных последствий по сравнению с другими доступными вариантами. Это замечательное достижение в лечении прогерии."