В связи с большим достижением в области генной терапии редких и тяжелых заболеваний исследователи Детской больницы Филадельфии (CHOP) разработали "диммер" система, которая может контролировать уровни белков, экспрессируемых из векторов генной терапии. Система основана на альтернативном сплайсинге РНК с использованием небольшой молекулы, доступной перорально, и эффективно работает в тканях по всему телу, включая мозг. Первое исследование, касающееся этого нововведения, было опубликовано сегодня в журнале Nature.
"Мы выводим сферу генной терапии на совершенно новый уровень, когда точная дозировка необходима для безопасности, полезности и успеха," сказал старший автор исследования Беверли Л. Дэвидсон, доктор философии.D., Директор Raymond G. Перельман Центр клеточной и молекулярной терапии и директор по научной стратегии Детской больницы Филадельфии. "Это исследование показывает, что с помощью модулятора сплайсинга в сочетании с инструментами генной терапии можно контролировать дозу белка, экспрессируемого из векторов генной терапии, для достижения максимальной терапевтической пользы."
Многие достижения в генной терапии включают ее систему доставки в виде сконструированных вирусных векторов или липидных наночастиц, но, хотя усовершенствования в этих носителях позволили более эффективно лечить ткани, доставляемый груз и элементы, контролирующие результирующую экспрессию гена, не получили такое же количество внимания. После того, как генная терапия была успешно введена в ткань, трудно регулировать уровни экспрессии. Слишком много экспрессии может иметь токсическое воздействие на пациента, а слишком слабое выражение может означать, что пациент не получает ожидаемых преимуществ от терапии.
Чтобы решить эту проблему, исследователи CHOP разработали систему доставки под названием Xon system, которая может точно контролировать трансляцию белка с помощью "диммер" для регулировки уровня выражения вверх или вниз по мере необходимости. В этом методе используется альтернативный сплайсинг РНК, процесс, который позволяет одному гену кодировать несколько белков, в зависимости от того, как сплайсируется РНК. При использовании системы Xon груз вектора генной терапии неактивен до тех пор, пока не будет использован пероральный препарат, который затем приводит к сплайсингу желаемого корректирующего гена в его активную форму.
"Недавно разработанный переключатель не только контролирует уровень белка, но, если необходимо, эти белки можно индуцировать снова и снова простым приемом перорального биодоступного лекарства," сказал Алекс Мас Монтейс, доктор философии.D., доцент-исследователь в лаборатории Дэвидсона в CHOP и со-ведущий автор исследования.
В одном примере, приведенном в этой статье, исследователи использовали систему Xon у мышей для корректировки уровней эритропоэтина (Epo), который используется для лечения анемии, связанной с заболеванием почек. Исследователи обнаружили, что их система доставки индуцировала уровни гематокрита на 60-70% выше базовых уровней в зависимости от дозы, и как только уровни медленно падали до базовых уровней, систему можно было снова использовать для безопасного восстановления уровней, необходимых для пациенты с хроническим заболеванием почек.
Исследование проводилось в рамках многолетнего сотрудничества с учеными Института биомедицинских исследований Novartis (NIBR). CHOP и NIBR сотрудничают в разработке модуляторов сплайсинга малых молекул нового поколения и системы Xon для достижения точной регуляции генов в различных клинических приложениях. Команда также показала, что систему Xon можно использовать для контроля экспрессии продуктов генов, которые токсичны для мозга при экспрессии на высоких уровнях.
"Доза лекарства может определять, насколько высокой должна быть экспрессия, а затем система может автоматически «тускнеть» со скоростью, зависящей от периода полужизни белка," Дэвидсон сказал. "Мы можем представить себе сценарии, в которых лекарство будет дано только один раз, например, для контроля экспрессии чужеродных белков, необходимых для редактирования генов, или с ограниченной частотой. Поскольку протестированные нами модуляторы сплайсинга вводятся перорально, соблюдение требований к контролю экспрессии белка из вирусных векторов, использующих кассеты на основе Xon, должно быть высоким."
Хотя в статье основное внимание уделяется использованию Xon с генной терапией, доставляемой с помощью вирусных векторов, исследователи отмечают, что он также может быть разработан для использования в клеточной инженерии для CAR-T-клеточной терапии. Здесь система Xon может быть использована для приостановки терапии, если необходимо, чтобы дать Т-клеткам отдохнуть.