Мышечная дистрофия Дюшенна, или МДД, вызывается мутациями в гене, кодирующем дистрофин, который играет роль в стабилизации мембраны мышечных волокон. Без достаточного количества белка мышечные волокна особенно подвержены травмам во время сокращения. Со временем мышца дегенерирует, и мышечные волокна медленно заменяются жиром и рубцовой тканью.
Множество различных типов мутаций могут привести к МДД, некоторые из которых полностью блокируют выработку дистрофина, а другие приводят к образованию белка, который не функционирует нормально.В 2009 году группа ученых под руководством Кевина Фланигана, доктора медицины, главного исследователя Центра генной терапии в Nationwide Children’s, опубликовала два исследования, в которых описывались пациенты, чья генетическая мутация была расположена в экзоне 1, в начале гена.
Эта мутация должна была сделать невозможным естественное производство функционирующего дистрофина, что привело к тяжелому заболеванию. Однако у пациентов были лишь минимальные симптомы, и были идентифицированы родственники, несущие те же мутации, которые шли далеко за 70. Биопсия мышц показала, что, несмотря на генетические мутации, пациенты производили значительные количества немного меньшего, но функционирующего дистрофина. В исследованиях 2009 года группа доктора Фланигана продемонстрировала, что трансляция этого дистрофина не начинается в экзоне 1, как обычно, а вместо этого начинается позже в гене в экзоне 6, хотя механизм, контролирующий эту альтернативную трансляцию, остается неизвестным.
В своем последнем исследовании команда доктора Фланигана нашла объяснение. Чтобы использовать инструкции по построению белка, которые они несут, экзоны сначала транскрибируются в окончательный генетический план, называемый матричной РНК. В нормальных условиях информационная РНК в самом начале маркируется специальной молекулярной крышкой, которая имеет решающее значение для набора рибосом, клеточных структур, ответственных за трансляцию гена в белок.
Большинство случаев МДД возникает из-за мутаций, которые нарушают трансляционную активность рибосом.Объясняя легкие симптомы, наблюдаемые у многих пациентов с мутациями в первых экзонах гена дистрофина, включая группу пациентов, впервые описанных в 2009 году, исследователи продемонстрировали, что дистрофин может вырабатываться альтернативным клеточным механизмом, в котором кэппирование информационной РНК не требуется.
Этот недавно описанный механизм использует внутренний сайт входа в рибосому, или IRES, обнаруженный в экзоне 5 в гене дистрофина, что позволяет инициировать трансляцию белка в экзоне 6, которая затем может происходить обычным образом вдоль остальной части гена.«Этот альтернативный элемент управления трансляцией закодирован в самом гене дистрофина, в области гена, которую эволюция сохранила в высокой степени», — сказал доктор Фланиган. «Это говорит о том, что белок дистрофин, который возникает в результате его активации, играет важную, но пока неизвестную роль в функции клеток — возможно, когда мышца находится под клеточным стрессом, одним из условий, при которых обычно активируются элементы IRES».Хотя в настоящее время проводятся клинические испытания лекарств для лечения наиболее распространенных генных мутаций, обнаруживаемых в середине гена дистрофина, текущие методы лечения не нацелены конкретно на примерно 6 процентов пациентов с мутациями, затрагивающими первые четыре экзона. Хотя у многих из этих пациентов заболевание относительно легкое, у многих других симптомы гораздо более тяжелые.
По словам доктора Фланигана, если бы ученые смогли найти способ активировать IRES у этих пациентов, они могли бы производить достаточно дистрофина, чтобы уменьшить дегенерацию мышц.Чтобы изучить эту возможность, его команда разрабатывает различные подходы к запуску IRES, используя новую модель мышей DMD, которую они разработали. Один из этих подходов, называемый пропуском экзона, основан на удалении экзона на ранней стадии гена, чтобы имитировать мутации, активирующие IRES, обнаруживаемые у пациентов с минимальным поражением.«Вместо того, чтобы рассматривать это как индивидуальную терапию, мы разрабатываем это как инструмент, который можно было бы использовать для всех пациентов, у которых есть мутация в первых нескольких экзонах дистрофина», — сказал Николас Вейн, доктор философии, ведущий автор нового исследования и докторант Центра генной терапии Национального детского центра. «Используя этот подход, мы уже показали, что можем восстановить способность бегать в нашей новой мышиной модели МДД.
Мы надеемся воплотить это в клинических испытаниях на пациентах с МДД в ??будущем».