В МГНЦ займутся разработкой методов с использованием технологии геномного редактирования для терапии миодистрофии Дюшенна-Беккера
Научная работа поддержана грантом Российского научного фонда (№ 23-15-00482 «Восстановление рамки считывания при мутациях в гене дистрофина») и рассчитана до 2025 года.
Мышечные дистрофии — это распространенные наследственные патологии, суммарно их встречаемость в разных популяциях достигает 1:2000 новорожденных. Миодистрофия Дюшенна-Беккера является самой частой и наиболее изученной мышечной дистрофией. В большинстве случаев заболевание связано с патогенными вариантами, приводящими к сдвигу рамки считывания и возникновению преждевременного стоп-кодона в гене DMD, кодирующем белок дистрофин. Белок дистрофин отвечает за нормальные функции мышечных волокон, и нарушения его структуры приводят к различным патологиям, в том числе, развитию миодистрофии Дюшенна-Беккера. Из-за сдвига рамки считывания в гене DMD образуется усеченная форма белка, которая не может полностью выполнять свои функции в организме.
Недавно получили одобрение для клинического применения несколько этиотропных препаратов для терапии миодистрофии Дюшенна-Беккера. Их действие основано на восстановлении рамки считывания, однако требуется вводить их пациенту в течение всей жизни. С помощью геномного редактирования также можно восстановить рамку считывания, обеспечив при этом пожизненный терапевтический эффект после однократной процедуры.
Проект лаборатории редактирования генома ФГБНУ «МГНЦ» направлен на изучение возможности и эффективности восстановления рамки считывания при мутациях в гене дистрофина с помощью трех разных подходов: делеция экзонов со сдвинутой рамкой считывания, нарушение сплайсинга с последующим пропуском экзонов со сдвинутой рамкой и 1-2-нуклеотидные делеции перед возникшим в результате сдвига стоп-кодоном. В ходе проекта будут изучены функциональные свойства усеченных форм дистрофина и оценена возможность использования предлагаемых подходов для разработки этиотропного лечения миодистрофии Дюшенна-Беккера.
Миодистрофия Дюшенна-Беккера чаще всего обусловлена мутациями в экзонах с 44 по 55 гена DMD. Большинство из этих мутаций - делеции одного и более экзонов, что приводит к сдвигу рамки считывания в следующем за делецией экзоне. В связи с этим, основные усилия исследователей всего мира сосредоточены на пропуске именно этих экзонов. Например, один из одобренных препаратов пропускает экзон 51, что компенсирует сдвиг рамки считывания из-за делеции предыдущих экзонов.
«В нашем проекте мы также ставим цель разработать методы перманентного пропуска отдельных экзонов из этого интервала для восстановления рамки считывания. Есть и другая возможность восстановления рамки - внести 1-2-нуклеотидную делецию до места появления стоп-кодона таким образом, чтобы компенсировать сдвиг рамки. Преимуществом такого метода является его простота и сохранение экзона. Его эффективность зависит, прежде всего, от эффективности образования инделов при негомологичном соединении концов разрыва ДНК, вызванного действием Cas9-нуклеазы. В свою очередь, результат репарации зависит от геномного контекста, типа используемой нуклеазы и последовательности направляющей РНК, что и будет предметом изучения данной работы», - рассказала заведующая лабораторией редактирования генома ФГБНУ «МГНЦ», к.м.н. Светлана Смирнихина.
Следующими по частоте мутаций при миодистрофии Дюшенна-Беккера являются экзоны 11 и 12. Ещё один подход к восстановлению рамки считывания, удаление экзонов с частью прилегающих интронов, будет отработан на этих экзонах. Одна из главных задач проекта – оценить функциональные свойства усеченной формы белка дистрофина и оценить возможности использования предложенных подходов по пропуску экзонов для разработки этиотропного лечения миодистрофии Дюшенна-Беккера.
Известен как минимум один клинический случай миодистрофии Беккера с делецией экзонов 11-12 гена DMD с поздним проявлением заболевания в виде кардиомиопатии. Методы геномного редактирования с использованием CRISPR/Cas9 могут быть применены для того, чтобы тяжелую форму заболевания, в том числе с неврологическими нарушениями перевести в более легкую – только с кардиологическими нарушениями, которые можно корректировать существующими лекарственными препаратами.