В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports, ученые показали, как они успешно модифицировали древний вирус и использовали его для того, чтобы доставить генную терапию в сетчатку, печень и мышечные ткани мышей.

ДНК-нити

Генная терапия – это относительно новый и, в значительной степени, экспериментальный подход, который использует гены вместо препаратов или хирургических операций для того, чтобы предотвратить или лечить заболевания.

Исследователи, в том числе ученые из Massachusetts Eye and Ear Infirmar и Schepens Eye Research Institute в Бостоне, штат Массачусетс, говорят, что исследование должно помочь сделать генную терапию более безопасной, боле мощной и доступной большему количеству пациентов.

Исследователи также надеются, что их результаты углубят знания ученых о комплексных структурах вирусов, которые могут быть использованы в качестве «переносчиков» генной терапии – транспортных средств, которые вводят гены в клетки.

Старший автор Люк Х. Ванденберг, доцент Гарвардской медицинской школы, возглавляющий лабораторию, сказал: «Мы считаем, что наши выводы научат нас, как построены сложные биологические структуры, такие как ААВ (аденоассоциированные вирусы). Зная это, мы надеемся разработать следующее поколение вирусов для использования в качестве транспорта для генной терапии».

Вирусы являются идеальными средствами доставки генов. Они выживают, вводя самих себя в генетический материал внутрь клеток организмов, которые они заражают. Затем вирусы захватывают клеточные органеллы для того, чтобы создавать копии самих себя и размножаться».

Модифицированные вирусы, скорее всего, не будут атакованы иммунной системой

Введя терапевтические гены в вирусы, исследователи могли использовать их для того, чтобы переправить гены в клетки или ткани пациентов. Аденоассоциированные вирусы (ААВ) – это небольшие вирусы, которые заражают людей, но не вызывают болезнь. Это одна из способностей, которая делает их идеальным транспортом для генной терапии.

До сих пор разработчики генной терапии выбирали ААВ, которые в естественных условиях циркулируют в человеческой популяции. Но проблема в том, что, когда человек поддается воздействию такого вируса, его иммунная система запоминает его и пытается его устранить, если он вторгается следующий раз.

В результате этого, эффективность генной терапии, основанной на природных ААВ, ограничена, если иммунная система пациента стыкалась с этими вирусами раньше и нападает на транспортные средства до того, как они имеют возможность ввести достаточное количество генов в клетки для того, чтобы лечение имело эффект.

Решение состоит в проектировании новых, доброкачественных ААВ, которые не распознаются иммунной системой пациента, что дает им время ввести терапевтические гены в клетки-мишени. Это сделало бы генную терапию доступной для намного большего количества пациентов.

Но ААВ не так легко модифицировать из-за их сложной структуры. Белки оболочки вируса плотно соединены вместе в уникальные, замысловатые узоры, как головоломки.

Схема настолько сложная и перекрывающаяся, что изменение белка с полезной целью – например, для более эффективного переноса гена в клетку – может привести к разрушению всей оболочки.

Древний вирус успешно достиг тканей-мишеней у мышей без побочных эффектов

Чтобы решить проблему модифицирования ААВ, которые имели бы преимущества без недостатков, ученые изучили предков вирусов, которые распространены сегодня.

Исследуя родословные вирусов, ученые смогли достичь в обратном направлении дерева их предков, открывая изменения, которые возникали в их эволюции. Зная это, ученые модифицировали девять вирусов, которые имели структурную целостность, а также имели особенности, которые могли сделать их хорошими транспортными средствами.

Когда исследователи протестировали модифицированные вирусы у мышей, они обнаружили, что Anc80 – наиболее древний из них – был способен успешно нацеливаться и входить в клетки печени, мышц и сетчатки без токсических побочных эффектов.

Следующий шаг исследователей будет состоять в изучении взаимодействия между вирусом и хозяином в течение всей эволюции, чтобы попытаться обнаружить более совершенные транспортные средства для клинического использования. Ученые также планируют проверить, может ли Anc80 использован для лечения заболеваний печени и ретинальных форм слепоты.

Профессор Ванденберг резюмирует свои результаты: «Транспортные средства, разработанные и охарактеризованные в этом исследовании, демонстрируют уникальную и сильную биологию, что оправдывает рассмотрение их применения для генной терапии».