Как подружить гены в клетках. Коктейль молодости, светящиеся котики, напечатанные органы и другие прелести науки

Недавно исследователи отчитались о третьей фазе клинических испытаний, для которой отобрали 37 пациентов [7]. Каждому из них ввели в один глаз плацебо-препарат, а в другой – настоящий (при этом сам испытуемый не был в курсе, где какой). Разница в состоянии двух глаз должна была служить показателем эффективности генной терапии. Когда ученые подводили итоги, оказалось, что тот глаз, который получил плацебо, тоже стал видеть лучше – на 43 %, а глаз с генной терапией – на 62 %. И за два года у 68 % пациентов стал видеть лучше хотя бы один глаз, у двоих это был глаз, в который ввели плацебо-препарат.

Почему же могло так произойти? Давайте рассуждать. Благодаря особому анатомо-физиологическому строения глаза в него можно вводить вирусные частицы с генами, не опасаясь иммунного ответа: зрительный аппарат имеет обособленный кровоток. Однако, если при введении плацебо-препарата зрение улучшилось, значит, существуют какие-то пути сообщения между двумя глазами. В исследованиях на приматах было показано, что вирусная частица перемещается через головной мозг по зрительным нервам. Либо же это спонтанное улучшение зрения, которое не связано с терапией.

Еще одно генетическое заболевание, забирающее у человека зрение, – оптическая нейропатия Кьера. Она поражает зрительный нерв во взрослом возрасте, а ее исход варьируется от ухудшения зрения до дальтонизма и полной потери зрения. За развитие болезни отвечает ген ОРА1, без которого митохондрии, энергетические станции клетки, не могут выполнять своей функции. Биологи из Тринити-колледжа в Дублине разработали новый генный препарат, который защищает зрительные нервы от повреждения в них митохондрий [8]. Пока методика испытана только на лабораторных животных, но исследователи говорят о возможности применять этот препарат на человеке. Генная терапия позволила ученым изменить работу митохондрий в поврежденных клетках и повысить их способность производить энергию. Такую стратегию можно использовать для лечения болезней Паркинсона и Альцгеймера – и об этом поговорим позже.

Большинство заболеваний, которые приводят к слепоте, связаны с нарушением в работе фоточувствительных клеток. Немного погрузимся в анатомию глаза. Фоточувствительные клетки можно разделить на три типа: палочки, колбочки и фоточувствительные клетки сетчатки. Они расположены по всей сетчатке, воспринимают цвета и передают информацию выше в зрительную кору через другие клетки зрительного пути. При некоторых заболеваниях, в том числе возрастных, палочки и колбочки повреждаются и развивается слепота.

Методика, которая призвана восстановить потерянное зрение, заключается в обходе палочек и колбочек и активации непосредственно второй клетки в цепочке зрительного пути – биполярной [9].

Биполярная клетка сетчатки – клетка зрительной системы, соединяющая через синапсы одну колбочку или несколько палочек зрительной системы с одним нейроном сетчатки.

Для этого биологи выделили ген MCOI, который активирует сигнальные белки – опсины – ив фоторецепторных, и в биполярных клетках сетчатки. В результате инъекции вируса, содержащего этот ген, биполярная клетка активируется, и вновь появляется чувствительность к свету. Эксперимент проводили только на незрячих мышах в лабораторных условиях. Эффект сохранялся в течение шести месяцев. Возможно, доработав методику, удастся усовершенствовать этот подход и вернуть зрение многим людям, потерявшим его.

Наряду с потерей зрения острой проблемой, которая стоит перед врачами и учеными всего мира, является потеря слуха. В 16 % процентах случаев потери слуха виноватым считают мутацию в гене STRC. Этот ген кодирует белок, благодаря которому чувствительные волосковые клетки уха имеют правильную структуру и улавливают колебания, посылая их в мозг. Мутация в гене STRC прерывает процесс передачи нервного импульса [10].

Ученые из Бостонской детской больницы под руководством Джеффри Холта заинтересовались, как можно восстановить слух с помощью генной терапии [11]. Важное условие успеха – это полная сохранность волосковых клеток. Исследователи даже считают, что в будущем станет возможным лечение врожденной патологии у младенцев.

Пока эксперимент провели на лабораторных животных. Для того чтобы доставить правильную версию гена в волосковые клетки, ученые использовали вирусный вектор AAV. У подопытных животных была врожденная потеря слуха как раз из-за мутации данного гена. Через несколько недель после лечения препаратом команда Холта исследовала слуховой аппарат мышек под микроскопом и установила, что 64 % волосяных клеток стали более структурированы. Следующий шаг эксперимента – тестирование на человеческих клетках в лабораторных условиях, а далее уже на людях.