Ученые полагаются на использование животных моделей, чтобы лучше понять смертельную мышечную дистрофию Дюшенна (МДД) и разработать новые безопасные методы лечения. Недавно разработанная модель кролика, созданная с помощью редактирования генома CRISPR/Cas-9, демонстрирует большее клиническое сходство с пациентами-людьми, чем используемые в настоящее время мышиные модели, и обладает огромным потенциалом для продвижения исследований МДД..
Мышечная слабость, определяющая МДД, впервые проявляется в области бедер и таза у больных мальчиков примерно в возрасте четырех лет. Это сцепленное с Х-хромосомой рецессивное заболевание поражает примерно 1 из 3500 живорожденных мальчиков и вызывается дефектным геном, нарушающим выработку белка, называемого дистрофином, который необходим для сохранения целостности мышечных волокон. По мере развития болезни потеря мышечной массы прогрессирует от верхних конечностей к плечам и плечам, что приводит к увеличению трудностей при вставании, подъеме по лестнице и ходьбе. К тому времени, когда мальчики достигают раннего подросткового возраста, МДД также начинает поражать дыхательные мышцы и сердце, что до недавнего времени означало, что больные люди не доживали до подросткового возраста. Улучшение медицинского обслуживания означает, что ожидаемая продолжительность жизни увеличилась, и выживание в начале 30-х или даже 40-х годов становится все более распространенным явлением. Тем не менее, до сих пор нет лекарства, и большинство современных методов лечения сосредоточены на замедлении и контроле появления симптомов с помощью таких лекарств, как стероиды, физиотерапия и ортопедические приспособления для улучшения подвижности.
Новые методы генной терапии, которые будут нацелены на пораженный ген, чтобы обеспечить производство определенного уровня функционального дистрофина, находятся в стадии разработки, и небольшое количество лекарств уже имеется в продаже. Однако доступные лекарства нацелены лишь на небольшой процент различных мутаций гена дистрофина, вызывающих МДД. Важной частью исследования физиологических причин и тестирования новых методов лечения любого заболевания является использование моделей на животных. Ранее подавляющее большинство исследований МДД проводилось на мышах, но, несмотря на то, что большое количество потенциальных методов лечения было идентифицировано с использованием мышиных моделей, физиологические различия между мышами и людьми означают, что относительно немногие из них были переведены в успешные клинические испытания. Модели собак воспроизводят МДД человека лучше, чем мыши, поскольку их физиология более похожа, и модели МДД на свиньях также находятся в стадии разработки. Однако, несмотря на то, что модели крупных животных обладают большим потенциалом для расширения нашего понимания МДД и разработки новых методов лечения, их использование дорого и ограничено лишь несколькими учреждениями по всему миру. Чтобы восполнить существующие пробелы в моделях животных, доступных для исследований МДД, новое исследование, опубликованное в журнале с открытым доступом «Модели и механизмы болезней», раскрывает новую модель кролика, созданную с помощью редактирования эмбрионального генома CRISPR/Cas9 группой ученых из Университета Цзилинь, Китай. и Медицинский центр Векснера Университета штата Огайо, США. Крайне важно для успешного исследования МДД и потенциального перевода в доклинические исследования и клинические испытания на людях, кролики демонстрируют многие из тех же типичных признаков мышечной дистрофии, что и пациенты с МДД, включая серьезное нарушение физической активности, повышенный уровень креатинкиназы в сыворотке, прогрессирующую потерю мышечной массы и повреждение мышц. сердечная мышца.
Ускорение разработки с помощью CRISPR/Cas9
Ключом к разработке этой животной модели стала технология редактирования генома CRISPR/Cas9, которая произвела революцию во многих аспектах современных биомедицинских исследований. Ведущий исследователь д-р Ренжи Хан объясняет: «Если раньше на создание нокаутной мышиной модели уходило два-три года, то теперь с CRISPR/Cas9 для создания нокаутных моделей различных видов, таких как мыши, крысы, кролики, собаки, требуется всего несколько месяцев., свиней и даже обезьян». До технологии редактирования генома подходы к созданию моделей животных включали в себя отключение всего гена, связанного с заболеванием у людей. Однако во многих случаях мутация, вызывающая заболевание, связана с незначительными изменениями гена. Это означает, что патогенез заболевания может быть специфичным для этих отдельных мутаций и не может быть хорошо смоделирован простым выключением всего гена. Точные манипуляции с нуклеотидами с помощью подходов, основанных на CRISPR, позволяют разрабатывать модели животных, которые более точно отражают мутацию, вызывающую заболевание, и позволяют разрабатывать их в гораздо более короткие сроки. В наиболее часто используемой мышиной модели МДД нарушение гена дистрофина происходит в определенном месте, экзоне 23, что приводит к потере белка. Используя CRISPR/Cas9, д-р Хан и его коллеги смогли целенаправленно воздействовать на другую область, экзон 51, которая является распространенной «горячей точкой» мутации в гене человека. В сочетании с физиологией, которая больше похожа на человеческую, это означает, что модель кролика более точно воспроизводит дефицит дистрофина при МДД человека.
Продвижение в поисках прорыва
Глядя в будущее, д-р Хан размышляет: «Мы считаем, что лучшая модель облегчит исследования, направленные на углубление понимания МДД и помощь в разработке новых методов лечения». В настоящее время ученые сосредоточены на разработке новых терапевтических стратегий для мышечных дистрофий. Их недавнее исследование показало, что терапия редактированием генома CRISPR/Cas9 может восстановить экспрессию дистрофина и сердечную функцию у мышей с дистрофией. С появлением модели кролика с МДД команда планирует сотрудничать с другими лабораториями для дальнейшего тестирования осуществимости этой и других терапевтических стратегий, стремясь к прорыву в исследованиях МДД..