Исследования предлагают пути к генной терапии поликистозной болезни почек

Прочитано: 46 раз(а)


Аутосомно-доминантный поликистоз почек (АДПБП) является наиболее распространенным потенциально смертельным генетическим заболеванием: только в Соединенных Штатах этим заболеванием страдает около полумиллиона человек. Лекарства нет, но новые исследования могут открыть двери для новых методов генной терапии для лечения большинства случаев заболевания.

В течение нескольких десятилетий исследователям было известно, что мутации в гене PKD1, кодирующем белок полицистин-1 (PC1) , могут вызывать заболевание примерно в 80% случаев. Однако белок слишком велик, чтобы его можно было модифицировать с помощью стратегий генной терапии .

Теперь исследовательская группа во главе с Лаурой Онучич, доктором медицины, постдокторским исследователем Йельского факультета клеточной и молекулярной физиологии, и Майклом Капланом, доктором медицины, доктором философии, заведующим кафедрой и профессором клеточной и молекулярной физиологии CNH Long и профессором клеточной биологии. обнаружил, что всего лишь небольшой кусочек этого белка может стать ключом к предотвращению болезни. Это открытие может открыть возможности для разработки нового класса терапевтических средств. Команда опубликовала свои выводы 30 марта в Nature Communications.

«Наше исследование показывает, что крошечного фрагмента белка PC1 — всего 200 аминокислот с самого хвоста этого белка — достаточно, чтобы подавить заболевание на мышиной модели», — говорит Каплан, главный исследователь исследования. «Наша работа позволит по-новому взглянуть на механизмы, лежащие в основе поликистоза почек , и откроет новые возможности для разработки методов лечения».

АДПБП — это генетическое заболевание , которым страдает примерно один человек из 1000. В пораженных почках развиваются кисты, которые увеличиваются в количестве и размере. Каждая из наших почек имеет около миллиона нефронов. При этом заболевании в течение десятилетий некоторые из этих нефронов превращаются в большие заполненные жидкостью кисты, которые вытесняют нормальную ткань. Со временем это может сдавливать и ухудшать функциональную часть почки, что приводит к потере функции почки.

«К этому времени почки пациента становятся очень большими — они могут быть размером с футбольный мяч», — говорит Онучич, первый автор исследования. Для сравнения, нормальная почка имеет размер кулака.

Около половины людей с этим заболеванием будут испытывать почечную недостаточность, требующую диализа или трансплантации почки. Кроме того, он может передаваться от родителей к потомству — если один из родителей является носителем, то, вероятно, будет затронута половина их детей. «Итак, у вас есть все эти большие семьи, в которых несколько человек являются носителями этого заболевания», — говорит она.

Чуть более года назад команда под руководством Стефана Сомло, доктора медицинских наук, профессора медицины (нефрологии) CNH Long и профессора генетики, обнаружила, что если они удалят белок PC1 в мышиных моделях, почки увеличиваются. После повторной экспрессии белка почки вернулись к норме.

«Они провели действительно прекрасный эксперимент, показывающий, что на мышиных моделях поликистоза почек, где у этих животных образуются огромные кисты в почках, даже когда эти кисты уже развились, повторное включение экспрессии нормального белка приводит к исчезновению кист. — говорит Каплан.

«Проблема с этой терапевтической стратегией заключается в том, что этот белок состоит из 4300 аминокислот », — добавляет Онучич. «Он слишком велик для доставки генов». Решение, говорят Онучич и Каплан, может состоять в том, чтобы довести генную терапию ADPKD до приемлемого масштаба.

Исследователи используют генную терапию, чтобы попытаться взять последовательность, кодирующую интересующий их ген, и добиться ее экспрессии в желаемых клетках. Обычно это касается вирусных векторов. «Вирусы могут быть троянскими конями, которые доставляют интересующий вас ген в клетку, в которую вам нужно его поместить, но у этих вирусов есть только определенное количество места в их стволе», — говорит Каплан.

Поскольку белок PC1 является массивным, это создает проблему для лечения поликистозной болезни почек. «PC1 слишком велик, чтобы поместиться в Volkswagen Beetle, который является большинством векторов генной терапии, но теперь только этот фрагмент из 200 аминокислот может поместиться в бардачке».

В своем новом исследовании команда использовала модель мыши , которую они генетически модифицировали, чтобы позволить им отключить гены , связанные с поликистозной болезнью почек. Другими словами, они генетически индуцировали болезнь в этих моделях, создавая мутации в геномах мышей. В результате у моделей развились кисты.

Затем команда включила экспрессию фрагмента белка длиной 200 аминокислот. «Представьте, что вы щелкаете выключателем, когда одна лампочка гаснет, а другая загорается, — говорит Каплан. «Мы отключаем нормальный ген поликистоза почек и включаем экспрессию только этого крошечного кусочка белка».

Команда обнаружила, что это резко уменьшило размер кист. «Несмотря на то, что мы избавились от полноразмерного белка PC1, который в нормальных условиях вызывает серьезное кистозное заболевание, простого включения этого крошечного фрагмента было достаточно, чтобы подавить заболевание», — говорит он.

Кроме того, команда раскрыла подсказки механизма, лежащего в основе того, почему этой небольшой части достаточно самой по себе. С помощью иммунопреципитации они использовали антитело для выделения белка, а затем использовали масс-спектрометрию, чтобы определить, какие белки с ним взаимодействуют. Они обнаружили, что митохондриальный белок под названием никотинамиднуклеотидтрансгидрогеназа (NNT) взаимодействует с фрагментом PC1.

«С точки зрения базовой биологии это говорит нам нечто совершенно новое о том, что делает белок поликистоза почек, и открывает целый путь для изучения его нормальной функции», — говорит Каплан.

Команда планирует продолжить использование генной терапии, первоначально на мышиных моделях, всего лишь для фрагмента из 200 аминокислот, в надежде, что их работа когда-нибудь принесет пользу людям. «С терапевтической точки зрения очень интересно, что мы, надеюсь, сможем хотя бы замедлить прогрессирование болезни», — говорит Онучич.

 

Исследования предлагают пути к генной терапии поликистозной болезни почек



Новости партнеров