Команда исследователей под руководством ученых из Медицинского колледжа Вейлла Корнелла разработала мощную стратегию генной терапии, которая может лечить как бета-талассемию, так и серповидно-клеточную анемию. Они также разработали тест для прогнозирования реакции пациента перед лечением.
По словам исследователей, результаты этого исследования, опубликованные в PLoS ONE, представляют собой новый подход к лечению этих связанных и серьезных нарушений эритроцитов.
"Этот метод генной терапии может вылечить многих пациентов, особенно если мы предварительно проверим их, чтобы предсказать их реакцию, используя всего несколько их клеток в пробирке," говорит ведущий исследователь исследования, доктор. Стефано Ривелла, Ph.D., доцент генетической медицины Медицинского колледжа Вейл Корнелл. Он возглавлял команду из 17 исследователей в трех странах.
Доктор. Ривелла говорит, что это первый раз, когда исследователи смогли сопоставить результат переноса здорового гена бета-глобина в больные клетки с увеличением производства нормального гемоглобина, что долгое время было препятствием для эффективного лечения этого заболевания.
Пока только один пациент во Франции прошел курс генной терапии от бета-талассемии, и доктор. Ривелла и его коллеги считают, что новое лечение, которое они разработали, значительно улучшит ситуацию. Ни один из известных пациентов еще не получал генную терапию для лечения серповидноклеточной анемии.
Новый подход к генной терапии
Бета-талассемия – это наследственное заболевание, вызванное дефектами гена бета-глобина. Этот ген производит важную часть белка гемоглобина, который в форме красных кровяных телец переносит жизненно необходимый кислород по всему телу.
Новый метод переноса генов, разработанный доктором. Ривелла и его коллеги гарантируют, что доставленный ген бета-глобина будет активен, и что он также будет обеспечивать больше целебного белка бета-глобина. "Поскольку дефект талассемии заключается в отсутствии производства белка бета-глобина в красных кровяных тельцах, это очень важно," Доктор. Ривелла говорит.
Исследователи достигли этого прогресса, подключив "анкириновый изолятор" к гену бета-глобина, который переносится лентивирусным вектором. Во время переноса гена этот вектор будет вставлен в стволовые клетки костного мозга, взятые у пациентов, а затем доставлен обратно через трансплантат костного мозга. Затем стволовые клетки будут производить здоровый белок бета-глобин и гемоглобин.
Этот анкириновый изолятор решает две задачи. Во-первых, он защищает доставку нормального гена бета-глобина. "Во многих приложениях генной терапии лечебный ген вводится в клетки пациентов без разбора," Доктор. Ривелла объясняет. "Ген случайным образом попадает в геном пациента, но очень важно, где он находится, потому что не все участки генома одинаковы." Например, некоторые терапевтические гены могут приземлиться в области генома, которая обычно замалчивается – это означает, что гены в этой области не экспрессируются. "Роль анкиринового инсулятора заключается в создании активной области в геноме, где новый ген может эффективно работать независимо от того, где он находится," Доктор. Ривелла говорит. Он добавляет, что небольшой изолятор, используемый в его векторе, должен устранить побочные эффекты, наблюдаемые у французского пациента, получавшего генную терапию бета-талассемией.
Исследовательская группа также обнаружила, что инсулятор увеличивает эффективность, с которой ген бета-глобина транскрибируется в процессе образования красных кровяных телец. "Мы обнаружили, что ген интегрирован в клетки, которые еще не начали вырабатывать эритроциты, и когда они это сделают, активируется ген бета-глобина," Доктор. Ривелла говорит. "Мы показали, что при наличии инсулятора активация лечебного гена более эффективна. Это обеспечивает больше целебного белка для красных кровяных телец."
Исследование также предоставляет доказательства того, что вектор имел разные показатели эффективности в зависимости от мутации бета-талассемии, в которой он использовался, что обеспечивает основу для прогностического теста у пациентов. Исследователи протестировали 19 различных образцов бета-талассемии, состоящих из двух типов, обычно встречающихся у пациентов — "бета-ноль" клетки, которые не производят бета-глобин (вынуждая пациентов получать переливание крови на протяжении всей жизни), и "бета-плюс" клетки, которые производят субоптимальный уровень гемоглобина. В среднем они обнаружили, что одна копия вектора в бета-нулевых клетках вырабатывала 55 процентов взрослого гемоглобина, наблюдаемого у нормальных людей. Бета-плюс клетки после лечения вырабатывали гемоглобин, сопоставимый со здоровым человеком, и, таким образом, были излечены.
"Изменчивый характер мутаций бета-талассемии предполагает, что одни пациенты будут лучшими кандидатами для генной терапии, чем другие, и что успех генной терапии зависит от способности конкретного вектора вырабатывать гемоглобин," Доктор. Ривелла говорит. "Это то, что мы можем проверить заранее, используя немного крови пациента, что довольно необычно."
Проблема серповидноклеточной анемии совсем другая, доктор. Ривелла говорит. Белок гемоглобина производится в нужных количествах, но это ненормально – эритроциты имеют форму серпа и работают ненормально. "Одной из проблем генной терапии серповидноклеточной анемии является добавление нового гена без чрезмерного увеличения общего количества белка, как нормального, так и серповидного. Это вызовет другие проблемы," он говорит.
Обработав восемь образцов клеток, взятых у пациентов с серповидно-клеточной анемией, исследователи обнаружили, что присоединение анкиринового инсулятора к нормальному гену бета-глобина увеличивает количество нормального белка бета-глобина при одновременном снижении количества серповидного белка. "Общее количество белка остается неизменным, что очень важно," говорит первый автор доктор. Лаура Бреда, научный сотрудник педиатрического медицинского колледжа Weill Cornell.
Исследователи говорят, что их достижения, вероятно, окажут существенное влияние на ряд областей, включая регуляцию и перенос генов, а также дизайн испытаний генной терапии. "Это исследование представляет собой свежий отход от ранее опубликованных работ в области генной терапии," Доктор. Ривелла говорит.