В МГНЦ впервые оценили эффективность препаратов для лечения муковисцидоза с помощью легочных органоидов
Специалисты лаборатории редактирования генома Медико-генетического научного центра имени академика Н.П. Бочкова впервые успешно применили легочные органоиды, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пациентов с муковисцидозом, для оценки эффективности модуляторов CFTR канала, направленных на восстановление функции CFTR белка. Результаты опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences (Q1, импакт-фактор 5,6). Работа выполнялась при финансировании Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, а также была поддержана стипендией Президента Российской Федерации.
Легочные органоиды – это 3D структуры, состоящие из клеток легких разного типа. Технология их получения из плюрипотентных стволовых клеток пациентов с муковисцидозом является уникальной разработкой лаборатории редактирования генома МГНЦ. В 2022 году коллектив лаборатории стал первым в России и вторым в мире, ученым которого удалось получить бронхиальные и легочные органоиды из стволовых клеток.
Из клеток кожи пациента с муковисцидозом получают фибробласты, затем их перепрограммируют в плюрипотентные стволовые клетки, из которых получают легочные органоиды.
Муковисцидоз – одно из частых наследственных заболеваний, к нему приводят патогенные варианты в гене CFTR. Этот ген кодирует белок, формирующий на мембране клеток канал, по которому ионы хлора покидают клетку. Если из-за патогенных генетических вариантов канал оказывается не сформирован или его работа нарушена, у пациента развивается клиническая картина болезни. В первую очередь, страдают легкие и поджелудочная железа.
Сегодня насчитывается около 700 патогенных вариантов гена CFTR, они разделены на классы, которые обозначают степень тяжести течения болезни. В большинстве случаев диагноз «муковисцидоз» устанавливается в раннем возрасте, в ходе неонатального скрининга. Сегодня разработаны различные патогенетические препараты, CFTR-модуляторы, которые могут восстанавливать активность хлорного канала.
Зачастую пациентам с муковисцидозом требуется персонализированный подбор терапии. Как показало исследование специалистов лаборатории редактирования генома МГНЦ, легочные органоиды могут выступать в качестве полноценной модели легких, на которой можно проводить подбор лекарственных препаратов.
В ходе работы специалисты лаборатории подобрали условия для проведения форсколинового анализа, оценили восстановление активности CFTR-канала на четырех линиях легочных органоидов после воздействия модуляторами. Результаты показали, что пациент-специфичные легочные органоиды демонстрируют схожую динамику ответа на CFTR-модуляторы в сравнении с клинической эффективностью модуляторов у пациентов.
Это открывает новые перспективы в области персонализированной медицины и разработки эффективных методов лечения муковисцидоза.
«В нашей работе мы предлагаем проводить скрининг препаратов в лабораторных условиях на клеточной модели, а именно на лёгочных органоидах, образованных из клеток пациентов. Легочные органоиды являются миниатюрной моделью легкого, благодаря которой мы можем воспроизводить некоторые функции органа. В случае с муковисцидозом нас интересует изучение работы хлорного канала CFTR, функция которого нарушается при муковисцидозе. Уникальность нашей методики состоит в том, что для получения легочных органоидов не требуются высокоинвазивные процедуры забора биоматериала, а нужна только биопсия кожи. Конечно, один из важнейших вопросов, который решает все мировое сообщество – это длительность процесса репрограммирования. Предстоит оптимизировать метод, чтобы сократить временные затраты и стоимость получения клеточных моделей. В нашем исследовании мы образовывали органоиды из клеток пациентов с муковисцидозом, и одним из значимых результатов является схожий ответ на препараты у пациента и у органоидов, полученных из клеток данного пациента. Мы продолжим наше исследование и будем расширять выборку пациентов с различным патогенными вариантами в гене CFTR», – рассказала научный сотрудник лаборатории редактирования генома МГНЦ Анна Демченко.
