Znanstveniki testirajo novo gensko zdravljenje za izgubo vida zaradi mitohondrijske bolezni: Študija kaže uspeh pri usmerjanju mitohondrijske DNA v miših | 2020

Vsebina:

Anonim

"Ta študija je pomemben prispevek k raziskavam LHON-a in prizadevanjem za učinkovito zdravljenje. Vendar so posledice še širše, saj bi pristopi, ki so jih uporabljali raziskovalci, lahko pomagali pri razvoju terapije za široko paleto drugih mitohondrijskih bolezni," je dejal Maryann. Redford, DDS, MPH, programski direktor v sodelovalnih kliničnih raziskavah na Nacionalnem inštitutu za oči NIH, ki je pomagal financirati študijo.

Mitohondri so kompleksni kot kateri koli sodoben proizvodni obrat, s specializiranimi stroji za pretvorbo hranil in kisika v celično energijo. Imajo celo svojo lastno DNK, in to so mutacije znotraj mitohondrijske DNA (mtDNA), ki vodijo do LHON-a, kot tudi številne druge bolezni. Vendar je edinstvena narava mtDNA predstavila izzive za razvoj in testiranje možnih terapij za takšne bolezni.

Do sedaj "ni bilo učinkovitega načina za pridobivanje DNK v mitohondrijih", je dejal John Guy, profesor oftalmologije in direktor laboratorija za očesno gensko terapijo pri Bascom Palmer Eye Institute, Medicinski fakulteti Univerze v Miamiju. Laboratorij dr. Guya je med prvimi, ki je razvil pristop, ki lahko cilja na mtDNA v živih miših in ljudeh.

Njihov uspeh pri ustvarjanju mišjega modela LHON in njegove uporabe za testiranje genske terapije je opisan v Zbornik Nacionalne akademije znanosti .

Globalni vpliv LHON-a ni znan. V Angliji je ocenjena razširjenost približno 1 na 30.000. Zgodnji simptomi vključujejo zamegljen vid in se ponavadi pojavijo v najstniških letih ali zgodnjih dvajsetih letih. Vid se sčasoma poslabša, kar vodi do hude izgube ostrine (ostrine) in barvnega vida. Te težave povzroča izguba ganglijskih celic v mrežnici - celice, ki prenašajo vidne signale iz mrežnice skozi optični živec in v možgane.

Najpogostejša mutacija za LHON slabi mitohondrijski gen, imenovan ND4. Dr. Guy je začel raziskovati možen pristop genske terapije za dostavo nadomestne kopije gena v mitohondrije pred približno 15 leti. V večini študij in aplikacij genske terapije so virusi postali prednostna posoda za oddajanje genov v celice. Vendar so se virusi razvili, da bi napadli celice telesa in prodrli v jedro, ki vsebuje večino naše DNK, ki obsega okoli 20.000 genov. Večina virusov je slabo pri prodiranju mitohondrijev.

Da to popravim, Dr.Guy in njegova ekipa so izkoristili dejstvo, da mitohondriji uvažajo celične beljakovine, ki jih sami ne morejo proizvajati. S pritrditvijo koščka enega takega proteina na zunanjo lupino virusa, imenovanega adeno-povezan virus, je virusu dejansko dal signal za vstop in vstopno kodo v mitohondrije.

Ta modificiran virus je bil ključ za ustvarjanje miške, ki posnema LHON, in za preiskovalno gensko zdravljenje za LHON, ki je trenutno v kliničnih preskušanjih.

Da bi ustvarili mišji model za LHON, so raziskovalci naložili virus z okvarjeno kopijo gena ND4, ki je nosil isto mutacijo, ki povzroči približno 70 odstotkov primerov LHON. Vključili so tudi kodiranje DNK za rdečo fluorescentno beljakovino, kot vidni marker za virus in njegovo koristnost. Potem so vbrizgali virus v oplojene mišje jajčne celice in celice zrasle do zrelosti.

Po vzreji miši skozi več generacij so imeli raziskovalci svoj mišji model. Prisotnost virusno kodirane mutacije ND4 v očesu je bila potrjena z v bistvu opravljanjem očesnega pregleda za iskanje rdečega fluorescentnega markerja. Sčasoma so miši pokazale izgubo ganglijskih celic mrežnice, atrofijo (krčenje) optičnega živca in upad vidnih odzivov, kot se je pokazalo v vrsti električnega zapisovanja iz mrežnice, znane kot elektroretinogram.

Da bi razvila gensko terapijo za LHON, je ekipa pakirala običajni človeški gen ND4 v isti nevidni virus. Ta kombinacija, ko jo injiciramo v oko, je izboljšala vidno funkcijo v modelu miške LHON. Ko se je zdravilo vbrizgalo normalnim mišim, virus, ki je nosil ND4, ni povzročil škodljivih učinkov na vid.

Pred razvojem novega mišjega modela je laboratorij dr. Guya pokazal, da lahko povzročijo začasne znake LHON-a pri miših. Sposobni so bili preprečiti razvoj LHON-a v miših, ne pa ga obrniti. "Zdaj smo pokazali, da lahko izboljšamo vidno funkcijo po tem, ko smo jo izgubili," je dejal.