Исследователи Национального института здравоохранения обнаружили ключевой фактор в понимании повышенного риска рака, связанного с генной терапией. Они провели исследования на мышах с редким заболеванием, аналогичным заболеванию человека, в надежде, что их результаты в конечном итоге помогут улучшить генную терапию для людей. Исследователи из Национального института исследования генома человека (NHGRI), входящего в состав NIH, опубликовали свое исследование в январе. 20, 2015, онлайн-выпуск журнала клинических исследований.
"Эффективные и безопасные генные методы лечения могут радикально обратить вспять болезни, опасные для жизни пострадавших детей," сказал научный директор NHGRI Дэн Кастнер, M.D., Ph.D. "Это исследование является важным шагом в разработке методов генной терапии, которые можно безопасно использовать для лечения пациентов."
Токсические побочные эффекты на самом деле редко наблюдаются исследователями, которые разработали генную терапию с использованием аденоассоциированного вируса (AAV) в качестве вектора для доставки исправленного гена в определенную точку ДНК клетки. AAV – это небольшие вирусы, которые инфицируют людей, но не вызывают заболеваний. Вектор – это молекула ДНК AAV, используемая в качестве носителя для переноса скорректированного генетического материала в клетку. Вирусы AAV уникально подходят для применения в генной терапии.
Но одно предыдущее исследование обнаружило связь между AAV и возникновением рака печени. Настоящее исследование направлено на решение этой проблемы в генной терапии наследственного заболевания у детей, называемого метилмалоновой ацидемией или ММА.
В течение 10 лет исследователи NHGRI работали над генной терапией для лечения ММА. Заболевание поражает 1 из 67 000 детей, рожденных в США. Больные дети не могут должным образом усваивать определенные аминокислоты, входящие в их рацион, что может повредить ряд органов и привести к почечной недостаточности. Пациенты ММА также страдают серьезной метаболической нестабильностью, нарушением нормального развития, умственными и физическими недостатками, панкреатитом, анемией, судорогами, потерей зрения и инсультами. Наиболее распространенной терапией является ограничительная диета, но врачи должны прибегать к диализу или пересадке почек или печени, когда болезнь прогрессирует.
В предыдущих исследованиях генотерапии ММА исследователи показали, что мышей, выведенных для развития этого состояния, можно восстановить с помощью инъекции генотерапии AAV вскоре после рождения. Мыши в исследовании дожили до взрослого возраста и были свободны от воздействия ММА.
"Скорректированный ген, доставляемый AAV, является наиболее эффективной терапией, которую мы разработали для лечения ММА," сказал Чарльз Вендитти, M.D., Ph.D., старший автор и исследователь отделения генетической и молекулярной биологии NHGRI. "Однако мы определили важный параметр безопасности, связанный с генной терапией AAV в наших моделях мышей, который очень важно понять, прежде чем мы перейдем к испытаниям на людях."
Теперь, при долгосрочном наблюдении за леченными мышами – после того, как мыши достигли возраста примерно двух лет – исследователи задокументировали на 50-70% более частое развитие рака печени у мышей, получавших AAV, по сравнению с 10% -ным уровнем рака печени. у нелеченных мышей. Доктор. Команда Вендитти определила, что вектор AAV вызвал рак.
Исследовательская группа провела дополнительные эксперименты, чтобы определить, где в геноме мыши вектор AAV доставляет исправленный ген и как это связано с развитием рака. У многих мышей, у которых развился рак печени, вектор AAV нацелился на область генома мыши под названием Rian, рядом с геном под названием Mir341, который кодирует молекулу микроРНК. МикроРНК – это небольшие некодирующие молекулы РНК, участвующие в регуляции экспрессии генов. Когда AAV был вставлен рядом с Mir341, вектор вызвал повышенную экспрессию гена, что, по мнению исследователей, способствовало возникновению рака печени у мышей. Авторы отмечают, что Mir341 присутствует в геноме мыши, однако у человека он отсутствует.
Когда исследователи использовали альтернативный вектор AAV для доставки скорректированного гена в исследовании всего 10 мышей, этот вектор не вставлялся там, где он повышал бы экспрессию близлежащих генов, и не вызывал рак печени. Исследователи обнаружили, что эта модификация была более безопасной генной терапией.
"Эти исследования помогут нам продвинуться вперед в разработке более безопасной генной терапии метилмалоновой ацидемии," сказал Рэнди Чендлер, доктор философии.D., ведущий автор и научный сотрудник NHGRI. "Большинство интеграций AAV, которые вызвали рак печени, попали в ген, которого нет в геноме человека, что позволяет предположить, что опухоли, которые мы наблюдали после генной терапии AAV, могли быть специфическим для мышей феноменом. Однако эти исследования убедительно демонстрируют, что AAV может быть канцерогенным агентом, что требует дальнейших исследований."
Исследователи также заметили, что более низкие дозы AAV приводили к снижению заболеваемости раком печени по сравнению с контрольной группой мышей. Их данные показали, что частота рака снизилась пропорционально дозе AAV.
Доктор. Вендитти надеется, что методологии, описанные в исследовании его команды, будут использоваться другими для изучения токсичности векторов AAV в их доклинических испытаниях.