Изследователи се надяват, че поне една ще лекува прогресивна слепота, причинена от синдрома на Usher тип 1F
Когато невробиологът Дейвид Кори се появява на конференция за редки болести през 2017г., той няма представа, че ще влезе в надпревара с времето, за да разработи лечение. Конференцията е за синдрома на Usher тип 1F. Пациентите с това състояние имат генна мутация, която прави така, че да се раждат глухи и постепенно да губят зрението си, докато растат.
Кори е професор по транслационна медицина в Института Блаватник към Харвардското медицинско училище, и е посветил десетилетия на изучаване на дефектния ген в различен контекст. Когато Кори случайно попада на съобщение за конференция на Usher 1F в Бостън, той знае, че трябва да присъства.
Там той се запознава с Елиът Чайкоф, професор в Джонсън и Джонсън HMS, съпругата му Мелиса и техните възрастни дъщери, Рейчъл и Джесика, които имат Usher 1F. Семейство Чайкоф са организирали конференцията чрез изследователската организация с нестопанска цел, която основават, за да намерят лечение за частта от болестта, свързана със слепотата. Срещата със семейство Чайкоф — и особено с Рейчъл и Джесика — събужда у Кори силно желание да помогне.
„Чувствахме, че знаем много за този ген, и ако не се опитаме да направим нещо за болестта, кой друг ще го направи“, казва Кори.
Шест години по-късно лабораторията Corey разполага с три кандидат-генни терапии за слепота за Usher 1F, като всеки използва различен подход за коригиране на болестотворната мутация. Сега изследователите тестват терапиите върху животински модели и са уверени, че поне една ще премине към клинични изпитвания при хора, за да се превърне в успешно лечение.
Определяне на проблема
Usher 1F е особено тежка форма на синдрома на Usher, при която генна мутация кара клетките в окото и ухото да спрат да произвеждат основен протеин. Генната мутация на Рейчъл и Джесика е най-разпространена в еврейската общност на Ашкенази.
Хората с Usher 1F обикновено се раждат глухи и без способност за балансиране. Те развиват очно заболяване, наречено пигментен ретинит, което причинява прогресивна загуба на зрение, тъй като ретината дегенерира. Първо изчезва нощното зрение, последвано от периферното. За Джесика това означава да се откаже от шофирането и да си вземе служебно куче, което да й помага да се ориентира в света около нея. В крайна сметка хората ослепяват напълно.
„Всеки с Usher 1F има уникална история, но едно от най-големите предизвикателства за мен е бавната загуба на независимостта, тъй като губя зрението си“, казва Джесика.
Подобно на много хора с Usher 1F, Рейчъл и Джесика са се възползвали от кохлеарни импланти, които са подобрили способността им да чуват и общуват. Чайкоф обаче научават скоро след като дъщерите им са диагностицирани, че няма почти никакви изследвания за състоянието и практически никакви терапии за лечението му – така че през 2013 г. те създават Usher 1F Collaborative.
„По същество нямаше изследователски групи, работещи по този конкретен проблем – нищо, никой“, казва Елиът.
Призив за действие
Докато Чайкоф търсят отговори, лабораторията Corey в отдела по невробиология в HMS изучава протеин, наречен protocadherin-15, и неговата роля при глухота.
Изследователите откриват, че протокадхерин-15 във вътрешното ухо помага на сензорните рецептори, наречени космени клетки, да преобразуват механичните вибрации в електрически сигнали, които мозъкът интерпретира като звук. Без протокадхерин-15 преобразуването не се случва и мозъкът не е в състояние да открие звук. Те също така откриват протокадхерин-15 в светлочувствителните клетки (фоторецептори) в окото. Те обаче не са сигурни за точната му функция там, нито знаят защо хората, които нямат този протеин в очите, губят зрението си с течение на времето. В хода на изследването Кори разбира, че при Usher 1F мутация в гена, който произвежда протокадхерин-15, кара клетките в ухото и окото да спрат да го произвеждат. Свързването с Чайкоф дава на Кори нова мотивация за неговото изследване и подновява стремежа на семейството да намери лек.
„Тъй като Дейвид разбира гена толкова добре, той на практика изпревари изследванията и започна да работи“, казва Мелиса, която е председател на Usher 1F Collaborative.
„За първи път се почувствахме така, сякаш имаме някой, който наистина може да промени този конкретен проблем“, добавя Елиът.
Плашещо начинание
Лабораторията Corey избира да се съсредоточи върху аспекта на слепотата на Usher 1F, отчасти защото пациентите се раждат дълбоко глухи и без космени клетки, което прави малко вероятно терапията да възстанови слуха им. Те обаче се раждат с нормално зрение, което постепенно се влошава, давайки им време да се намесят, за да запазят зрението.
Екипът намира перфектния човек в лицето на Марина Иванченко, инструктор по невробиология в HMS, която се присъединява към лабораторията, за да помогне за генната терапия за глухота, но по случайност е офталмолог и очен хирург.
„Марина беше изключително важна за този проект, защото тя разбира както аспектите на слуха, така и аспектите на слепотата на това заболяване“, казва Кори.
Изследователите решават, че пътят напред ще бъде да се създаде генна терапия, която или замества, или поправя дефектната ДНК, която кодира протокадхерин-15. Доставена в очните клетки, такава терапия ще позволи на клетките да произвеждат липсващия протеин.
Но екипът се натъква на голямо предизвикателство: Protocadherin-15 е огромен протеин и ДНК, която го кодира, е твърде голяма, за да се побере в обичайното превозно средство за доставка – малка капсула, направена от неинфекциозен вирус.
Докато часовникът тиктака за Рейчъл, Джесика и хиляди други с Usher 1F, екипът знае, че най-голямата им надежда за бързо разработване на ефективна генна терапия ще бъде да работят върху три различни потенциални решения едновременно.
Три удара в целта
Логистиката на такъв проект е плашеща. Тъй като няма добър модел за слепота на Usher 1F при мишки, Кори и колегите му започват с миши модел на глухота, за да тестват дали всяка терапия може да възстанови производството на протокадхерин-15. След това се преместват към рибките зебра, които предлагат по-добър модел за прогресивна слепота. Тестването продължава в човешки очни клетки, отгледани в съд, което ще бъде последвано от тестове при нечовекоподобни примати. Само тогава терапията може да се счита за безопасна и достатъчно ефективна за клинично изпитване при хора.
„Проектът е изключително сложен, защото тестваме три различни стратегии в два различни органа и четири различни вида“, казва Кори.
Лабораторията Corey, подкрепена с финансиране от HMS и Usher 1F Collaborative — постига значителен напредък и по трите стратегии:
•Най-обещаващият досега е мини генът – съкратена, но все още функционална версия на гена протокадхерин-15, който лесно се побира във вирусната капсула, която пренася ДНК в клетката. В скорошно проучване изследователите показват, че техният мини ген може да възстанови слуха при мишки, а ранните експерименти с риба зебра показват, че той може да възстанови и зрението.
•Втората стратегия, наречена двоен подход, включва разрязване на ДНК наполовина. Всяка половина е достатъчно малка, за да се побере във вирусната капсула. След като влязат в клетката, половините се свързват отново и могат да започнат да произвеждат протеин с пълна дължина. Подходът е използван за други гени, отбелязва Кори, и изглежда е много подходящ за протокадхерин-15. Изследователите са тествали този подход при мишки и започват да го тестват за безопасност при нечовекоподобни примати.
•Последната стратегия включва поставяне на инструменти за редактиране на ген във вирусната капсула, вместо да се зарежда със заместващ ген. След като влязат в клетката, генните редактори ще коригират генната мутация на протокадхерин-15. Много мутации причиняват състоянието, но изследователите проектират инструментите за коригиране на най-често срещаната, R245x. Изследователите наскоро демонстрират, че техният подход може да противодейства на загубата на слуха при мишки.
Кори и неговите сътрудници, включително Маркос Сотомайор от Държавния университет в Охайо и Артур Инджикулиан, асистент професор по УНГ в Massachusetts Eye and Ear, се надяват поне една от тези терапии безопасно да спре и може би дори да обърне загубата на зрение при пациенти с Usher 1F.
„Това е изключителен пример, че основната наука може да бъде преведена в терапии“, казва Елиът. „Напредъкът, който Дейвид постигна за много кратък период от време, беше забележителен.“
Лабораторията има планове да си партнира с биотехнологична компания, която ще продължи да работи върху всички терапии, които успеят при първоначалното тестване.
Намиране на надежда
Ако някоя от стратегиите преодолее препятствието на тестването върху животни, следващата стъпка ще бъде клинично изпитване. И все пак в това се крие друго предизвикателство: тъй като Usher 1F е болест-сирак — което означава, че засяга по-малко от 200 000 души в Съединените щати. Ще бъде трудно да се включат достатъчно хора в рандомизирано контролирано проучване. За да преодолее това предизвикателство, Usher 1F Collaborative инициира проучване на естествената история на загубата на зрение при хора с Usher 1F. Проучването ще проследи участниците в продължение на четири години, за да прецени как загубата на зрението им прогресира по естествен път, по същество установявайки контролна група за клинично изпитване. По този начин, когато се стигне до изпитание, всички участници могат да получат терапията.
„Вървим паралелно с изследванията на Дейвид, така че когато проучването по естествена история приключи, ще бъдем готови за клиниката“, казва Мелиса.
Не е ясно коя, ако има такава, от терапиите ще успее, нито кога ще се случи, но възможността те да направят осезаема промяна в живота на хората поддържа Кори, Иванченко и другите мотивирани, докато работят дълги часове в лабораторията.
А трите удара към целта на лабораторията на Кори се увеличават: осем други групи в университети в Съединените щати, Канада и Австралия също работят върху лечения за Usher 1F.
„Има много пациенти и семейства, чийто свят е на път да потъне в тъмнина, и те се нуждаят от най-добрите идеи на всички“, казва Елиът.
„Продължавам да си повтарям, че ще дойде време, когато най-накрая живота ми ще спре да се върти около Ъшър“, казва Джесика. „Възможността да видя резултатите от изследванията е това, което ме държи здрава; това ми помага да преживея деня.“ Източник: hms.harvard.edu
