Редактирование адениновых оснований замедляет нейродегенерацию при наследственной HMSN‑P

Команда исследователей под руководством профессора Харухиса Иноуэ (Центр исследований и применения iPS‑клеток, Университет Киото) и профессора Юишина Идзуми (Университет Токусима) продемонстрировала, что редактирование аденинового основания может исправить вызывающую заболевание генетическую мутацию и замедлить нейродегенерацию при наследственной моторно‑сенсорной невропатии с проксимально‑доминантным поражением (HMSN‑P), что служит доказательством концепции прецизионной генной терапии наследственных заболеваний мотонейронов.

Заболевания двигательных нейронов — это прогрессирующие нейродегенеративные болезни, при которых разрушаются нервные клетки, ответственные за движение; это часто приводит к тяжёлой инвалидности и преждевременной смерти. Хотя многие случаи возникают спонтанно, всё больше наследственных форм связывают с конкретными генетическими мутациями, открывая возможности для направленных вмешательств. Одним из таких редких нарушений является HMSN‑P, вызванная мутацией в гене TFG. У пациентов развивается прогрессирующая мышечная слабость, со временем вовлекаются глотка и дыхание; на сегодня эффективной терапии, модифицирующей течение болезни, не существует.

Мутация TFG, ответственная за HMSN‑P, представляет терапевтическую сложность, так как, по данным авторов, она вызывает болезнь несколькими путями: мутантный белок склонен образовывать аномальные агрегаты, которые повреждают клетки, а нарушение нормальной функции гена также может способствовать дегенерации. Поэтому, считают исследователи, идеальная терапия должна корректировать саму мутацию, а не только подавлять экспрессию гена.

Чтобы решить эту задачу, учёные разработали подход редактирования оснований, позволяющий обратить патогенное однонуклеотидное изменение в нормальную форму без внесения двуцепочечных разрывов ДНК. После сравнения нескольких потенциальных редакторов адениновых оснований в iPS‑клетках, полученных от пациента с HMSN‑P, они выделили высокоэффективный и специфичный редактор, способный корректировать данную мутацию. Для доставки системы редактирования в клетки спинного мозга использовали аденоассоциированные вирусные векторы.

Далее команда создала модель на мышах, несущую человеческую мутацию TFG. У этих животных развивалась прогрессирующая двигательная дисфункция, происходила потеря мотонейронов, дегенерация нервных волокон и активация поддерживающих воспаление клеток — ключевые признаки, характерные для болезни у человека. Лечение терапией редактирования оснований успешно корректировало мутантный аллель в спинном мозге и давало заметный терапевтический эффект: у животных отмечалось отсроченное начало симптомов, улучшение моторных функций, сохранение мотонейронов и аксонов, а также значительное увеличение выживаемости по сравнению с нелечеными контрольными мышами.

Для лучшего понимания влияния терапии на патологические процессы исследователи провели транскриптомный анализ отдельных клеток ткани спинного мозга. Они обнаружили, что лечение снижает связанную с болезнью иммунную активацию в микроглии — резидентных иммунных клетках центральной нервной системы. Гены, вовлечённые в презентацию антигена и передачу воспалительных сигналов, частично нормализовались, что указывает на то, что коррекция мутации может не только непосредственно защищать нейроны, но и улучшать окружающую клеточную среду.

Учёные также протестировали терапию на нервно‑мышечных органоидах человека, полученных из iPS‑клеток пациента. Эти трёхмерные ткани воспроизводили важные черты заболевания, включая аномальное накопление агрегатов белка TFG и повышение гибели нейронов. Применение редактирования оснований заметно уменьшало агрегацию белка и подавляло потерю нейронов, демонстрируя терапевтический эффект в модели, созданной из клеток пациента.

Авторы подчёркивают, что до клинического применения требуется всесторонняя оценка безопасности, однако работа служит доказательством принципа: точная коррекция патогенных однонуклеотидных мутаций способна изменить ход наследственных заболеваний мотонейронов. Комбинация редактирования генома, технологий пациент‑специфичных стволовых клеток и продвинутых моделей болезни подчёркивает потенциал прецизионной генной терапии для устранения причин нейродегенеративных заболеваний, для которых в настоящее время отсутствуют эффективные методы лечения.