Генная терапия ботулизма

По данным исследователя в области инфекционных заболеваний из CummingsSchool, генная терапия может быть более эффективной, чем существующее лечение ботулизма – редкого паралитического заболевания, вызванного нейротоксином.

Бактерия Clostridium botulinum, вызывающая ботулизм – редкое паралитическое заболевание.

Новый подход также может быть использован для лечения других более распространенных инфекций, таких как пищевое отравление E. Coli и госпитальные инфекционные заболевания, вызванные Clostridiumdifficile.

Ботулизм вызывается токсином, вырабатываемым бактериями C. botulinum. Люди, как правило, заболевают после того, как они съедят неправильно сохраняемую или консервированную пищу. Несмотря на относительно небольшую частоту ботулизма в США, существуют опасения, что токсин – самый сильный из известных – может быть легко произведен и использован в качестве оружия биотерроризма.

Существует вакцина от ботулизма, но прививать всех от настолько редкого заболевания – это непрактично и дорогостояще. Широкая кампания вакцинации также будет препятствовать использованию токсина C. Botulinum в лечении ботоксом в медицинских, таких как мышечные спазмы,или косметических целях. Вместо этого, врачи проводят лечение ботулизма при помощи антитоксинов.

Тем не менее, антитоксины дорого создавать, хранить и доставлять – и они имеют короткий срок годности. «Лечение ботулизма осложняется тем, что различные штаммы бактерий вырабатывают, по крайней мере, семь известных очень разных форм одного и того же токсина, — говорит Чарльз Шумейкер, профессор отделения инфекционных заболеваний и глобального здравоохранения в CummingsSchool. – Таким образом, Вы не можете просто думать о том, как справиться с одним токсином; Вы должны справиться со всеми ими».

В настоящее время антитоксины вырабатываются путем иммунизации животных против ботулизма, чтобы они производили антитела в их крови. Затем антитела выделяются из крови и используются для лечения ботулизма у людей. Излечение происходит, когда антитела связываются с ботулиническими токсинами, которые при этом нейтрализуются и выводятся через печень.

Нейтрализатор токсинов

Профессор Шумейкер придумал другой способ лечения ботулизма в 2010 году, когда он разработал терапию, использующую белки для нейтрализации токсинов. Соединив белки как бисер на нитке, один агент может нейтрализовать несколько токсинов.

Профессор Шумейкерговорит, что этот метод имеет огромные преимущества, в сравнении с существующим лечением, так как производство белков более дешевое, и они имеют более долгий срок годности, чем сывороточные антитела, полученные от животных. Эти новые белки-антитоксины могут храниться в больницах по всей стране. В настоящее время Центры по контролю заболеваний хранят запасы традиционных антитоксинов только в нескольких местах.

Профессор Шумейкер усовершенствовал свое первоначальное открытие, продемонстрировав, что генная терапия может предоставить тот же белок-антитоксин для обеспечения вакциноподобной защиты против ботулизма в течение нескольких месяцев, без препятствий для возможности использования ботокса для лечения других заболеваний.

Генная терапия использует модифицированные аденовирусы – деактивированные версии возбудителей, которые вызывают простуду – для доставки генов для проведения лечения ботулизма на основе белка профессора Шумейкера. Этот генетический комплект позволяет организму пациента самостоятельно создавать белок. «Пациент так же защищен, как если бы Вы вводили непосредственно белки», — говорит он.

Генная терапия работает у мышей. Профессор Шумейкер и его коллеги из CummingsSchool и Университета Вашингтона обнаружили, что один сеанс лечения защищает мышей от последующих воздействий токсина C. botulinum в течении нескольких месяцев. Исследование, финансируемое Национальным Институтом Здоровья, было опубликовано в научном журнале PLOS ONE.

Практически все мыши, получившие генную терапию, выжили после смертельной дозы ботулинического токсина, данной им в течении двух месяцев после одной процедуры лечения; после этого защита от токсина начала ослабевать. Генная терапия быстро приводила к формированию иммунитета – мыши выживали, если им проводили лечение в течении 90 минут после воздействия ботулотоксина.

Борьба с биотерроризмом и заболеваниями

Профессор Шумейкер говорит, что это открытие может иметь ряд применений, от создания новых средств для защиты военнослужащих от атак биотерроризма до разработки методов лечения, борющихся с другими заболеваниями, которые вызваны бактериями, вырабатывающими токсины.

Исследователи из CummingsSchool пытаются создать подобную генную терапию для тяжелых заболеваний желудочно-кишечного тракта, включая шига-токсин продуцирующую E. coli и Clostridiumdifficile, которые вызывают, по данным Центров по контролю заболеваний, примерно 30 000 смертей в США каждый год.

Недавно исследователи из CummingsSchool сообщили, что генная терапия с антитоксином, разработанная профессором Шумейкером, была очень эффективной в защите поросят от смертельного повреждения головного мозга, после того, как их инфицировали шига-токсин продуцирующей E. coli.

«Преимущество генной терапии состоит в том, что она очень универсальна, — говорит профессор Шумейкер. – Вы можете модифицировать ее так, что организм будет вырабатывать борющиеся с токсинами белки в течение короткого или длительного времени, в зависимости от того, что Вам нужно».

Например, пациенты с Clostridiumdifficile часто проходят лечение в течение недель или месяцев для того, чтобы предупредить рецидивы тяжелого заболевания кишечника. «Но при проведении генной терапии, — добавил он, — организм пациента может вырабатывать белки, необходимые для нейтрализации вредных токсинов, останавливая дальнейшее повреждение до тех пор, пока возбудитель, вырабатывающий токсины, не будет успешно излечен».