Пропуск экзонов — один из ведущих терапевтических подходов к лечению мышечной дистрофии Дюшенна (МДД), прогрессирующего заболевания, вызывающего атрофию мышц из-за патогенных вариантов гена DMD, которые обычно нарушают рамку считывания трансляции. Этот подход направлен на модуляцию сплайсинга пре-мРНК DMD для изменения рамки трансляции и генерации белка квазидистрофина с внутренними делециями, но частично функционального. Узнать больше: Что такое пропуск экзонов?
Оглавление
Клиническая эффективность одобренной терапии с пропуском экзона FDA весьма ограничена.
В исследовании упоминались четыре одобренных метода терапии с пропуском экзона FDA и четко указывалось, что их клиническая эффективность весьма ограничена. Для изучения влияния времени проведения лечения на результаты пропуска экзонов в данном научном исследовании мышам mdx с дефицитом дистрофина вводили конъюгаты пептид-фосфородиамидатного морфолинового олигонуклеотида (PPMO), вызывающие пропуск экзонов, начиная со взрослой (12 недель) или старой (75 недель) стадии, и собирали образцы ткани передней большеберцовой мышцы для биохимического и транскриптомного анализа.
У лиц, страдающих мышечной дистрофией Дюшенна, раннее начало терапии, направленной на пропуск экзонов, повышает ее эффективность.
Среднее количество случаев пропуска экзона 23 гена Dmd составило 79% у взрослых и 44% у старых мышей mdx, получавших PPMO, тогда как количество случаев восстановления белка дистрофина составило 35% и 8% соответственно. Гистопатологические улучшения были очевидны только у взрослых мышей, получавших лечение. Лечение PPMO у взрослых мышей mdx вызывало широкий транскриптомный сдвиг в сторону сигнатуры дикого типа, тогда как лечение у старых мышей приводило к незначительным изменениям экспрессии генов, что указывает на неэффективность позднего вмешательства в обращении вспять патологий, связанных с заболеванием, несмотря на низкий уровень восстановления дистрофина. Дисбаланс транскриптов дистрофина был скорректирован только у взрослых мышей mdx, получавших лечение. Повышенная экспрессия микроРНК miR-31-5p, подавляющей дистрофин, которая была сильнее повышена в мышцах старых мышей mdx, дает потенциальное механистическое объяснение. В заключение, пропуск экзонов, опосредованный PPMO, значительно эффективнее при инициировании в дистрофических мышцах взрослых, а не пожилых людей, что подтверждает целесообразность раннего терапевтического вмешательства у лиц, страдающих мышечной дистрофией Дюшенна. >> Узнать больше: Потенциальная популяция Дюшенна, поддающаяся пропуску экзона
Препараты для лечения мышечной дистрофии Дюшенна, одобренные для применения в рамках проекта FDA, обладают ограниченной эффективностью и очень дороги.
В последние годы достигнут существенный прогресс в области экспериментальной терапии мышечной дистрофии Дюшенна (МДД). Для восстановления дистрофина используются различные стратегии. Например, пропуск экзона с помощью антисмысловых олигонуклеотидов (АСО) может быть использован для модуляции альтернативного сплайсинга с целью восстановления рамки считывания трансляции дистрофина. Четыре таких антисмысловых олигонуклеотидных препарата получили ускоренное одобрение в США: FDA для лечения мальчиков с мышечной дистрофией Дюшенна (Eteplirsen, Вилтоларсен, Голодиресен и Казимерсен). Хотя это и является значительным достижением для исследований мышечной дистрофии Дюшенна и сообщества пациентов, восстановление дистрофина, достигаемое этими соединениями, минимально и имеет сомнительную клиническую пользу.
Аналогичным образом, в 2023 году был одобрен первый препарат генной терапии для лечения мышечной дистрофии Дюшенна (Elevidys), несмотря на то, что он не достиг своей клинической цели в третьей фазе клинических испытаний. Кроме того, безопасность Elevidys (и генной терапии на основе высокодозированного аденоассоциированного вируса в целом) была поставлена под сомнение после многочисленных случаев смерти пациентов. Узнайте больше: Почему Elevidys не был одобрен Европейским агентством по лекарственным средствам (EMA)?
В чём разница между PMO и PPMO?
Современное поколение антисмысловых олигонуклеотидов, пропускающих экзоны, представляет собой фосфородиамидатные морфолиновые олигонуклеотиды (PMO). Такая химия не встречается в природе и широко считается безопасной. Однако доставка PMO в скелетные (и особенно сердечные) мышцы крайне ограничена, что побудило к поиску вспомогательных средств, способных повысить их активность. Ученые активно исследовали использование пептид-конъюгированных PMO (PPMO) для этих целей. PPMO обладают гораздо большей эффективностью, чем неконъюгированные PMO, и проявляют активность пропуска экзонов в сердечной ткани. В настоящее время компании PepGen Ltd и Entrada Therapeutics занимаются коммерческой разработкой PPMO. Аналогичным образом, компании Avidity Biosciences и Dyne Therapeutics разрабатывают терапевтические препараты на основе антител к PMO и фрагментов PMO-FAb для лечения мышечной дистрофии Дюшенна. Читать далее: Терапия пропуска экзонов следующего поколения
Что такое мышь MDX и каковы её характеристики?
Мышь mdx является наиболее часто используемой мышиной моделью мышечной дистрофии Дюшенна (МДД), которая содержит преждевременный стоп-кодон в 23-м экзоне гена Dmd, пропуск которого приводит к Х-сцепленной мышечной дистрофии, проявляющей некоторые аспекты патологии МДД. В данном исследовании ученые ранее провели ряд омикс-анализов на этой мыши, сосредоточив внимание на эффектах терапии, направленной на восстановление дистрофина, включая анализ экспрессии генов/микроРНК с помощью микроматриц, секвенирование малых РНК и протеомику на основе масс-спектрометрии высокого разрешения.
Эффективность терапии, направленной на восстановление дистрофина.
Общее количество восстановленного дистрофина.
Широко распространено мнение, что чем больше дистрофина удастся восстановить, тем лучше. Различные данные свидетельствуют о том, что уровень здорового дистрофина около 10% является разумным порогом для достижения терапевтического эффекта.
Качество дистрофина восстановлено.
Коррекция сплайсинга с пропуском экзонов и генная терапия микродистрофином основаны на создании белков квазидистрофина с внутренней делецией, которые напоминают белки, обнаруживаемые у некоторых пациентов с мышечной дистрофией Беккера, и которые связаны с легкой патологией. Однако такие квазидистрофины вряд ли смогут полностью компенсировать потерю полноразмерного белка дистрофина. В гребле существует мнение, что полноразмерные дистрофины желательны, что представляет собой проблему, учитывая, что размер ORF дистрофина (~11 кб) превышает упаковочную емкость AAV-векторов (~4,6 кб). Восстановление полноразмерного дистрофина было продемонстрировано у участников клинических испытаний на людях, получавших терапию с пропуском экзона для лечения дупликации экзона 2 при мышечной дистрофии Дюшенна. Кроме того, предпринимаются многочисленные попытки разработать стратегии доставки полноразмерного дистрофина с использованием методов с разделенными векторами или с использованием векторов с большей упаковочной способностью.
Правильная локализация дистрофина на сарколемме.
Данное исследование показало, что равномерное распределение белка дистрофина вдоль сарколеммы внутри миофибриллы является важным фактором, определяющим успех терапии. Важно отметить, что лечение с пропуском экзона с помощью конъюгатов PPMO индуцировало равномерное распределение дистрофина по сарколемме (даже при низких дозах), в то время как удаление экзона с помощью CRISPR-Cas9 приводило к неравномерному распределению дистрофина. Это важное наблюдение, поскольку неполное распределение дистрофина по сарколемме, вероятно, недостаточно для предотвращения обновления миофибрилл и коррекции патологии заболевания.
Оптимальное время для начала лечения.
Раннее начало терапии, направленной на восстановление дистрофина, может быть полезным для предотвращения или замедления патологической дегенерации мышц. Однако при однократном применении таких методов лечения, как генная терапия с использованием микродистрофина или коррекция генов с помощью CRISPR-Cas9, количество скорректированных ядер будет постепенно уменьшаться по мере добавления нескорректированных миоядер к миофибриллам в результате роста и регенерации.
В этом исследовании ученые оценили эффективность пропуска экзонов с использованием конъюгатов антисмысловых олигонуклеотидов PPMO при начале лечения на взрослой и пожилой стадиях заболевания. Эти данные подтверждают предположение, что раннее лечение может быть полезным при лечении мышечной дистрофии Дюшенна.
Терапия с пропуском экзонов также может применяться в составе комбинированной терапии.
Терапию с пропуском экзонов можно начать у маленьких мальчиков с мышечной дистрофией Дюшенна с целью поддержания их мышечной функции до такого возраста, когда лечение генной терапией станет безопасным и целесообразным. Действительно, доклинические данные подтверждают синергетический эффект комбинированного пропуска экзонов, опосредованного PMO, с пропуском экзонов, опосредованным AAV-U7, или генной терапией с использованием AAV-микродистрофина. Это исследование дополняет дискуссию о подходящем времени для начала терапии с пропуском экзонов у пациентов с ДМД. Представленные здесь доклинические данные подтверждают целесообразность начала терапии с пропуском экзонов в раннем возрасте, до развития запущенной патологии тканей.
Читать дальше: Время имеет значение: терапия с пропуском экзонов наиболее эффективна при раннем начале в мышиной модели мышечной дистрофии Дюшенна.
