В отчете о работе, опубликованном в Neuron 23 декабря, исследователи говорят, что комбинированная терапия улучшила время выживания, массу тела и двигательные движения у мышей со спинальной мышечной атрофией, относительно редким наследственным заболеванием, характеризующимся потерей двигательных нейронов. или нервные клетки, контролирующие движение.Нусинерсен, одобренный Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США в декабре 2016 года, стал первым лекарством, одобренным для лечения спинальной мышечной атрофии, а несколько других экспериментальных препаратов все еще проходят клинические испытания.
Исследователи из Джона Хопкинса и их коллеги говорят, что «усиленная» терапия нусинерсеном, если это будет подтверждено дальнейшими исследованиями, может значительно улучшить жизнь людей со спинальной мышечной атрофией, некоторым из которых осталось жить несколько недель или месяцев. и другие, кто не может сидеть, стоять или ходить.Исследователи предупреждают, что бустерная терапия, использованная в их новом исследовании, не будет доступна на рынке или даже для использования в испытаниях на людях в ближайшее время; сначала нужно дождаться нескольких лет испытаний на животных, чтобы убедиться в безопасности и эффективности. Но результаты их исследования, добавляют они, предлагают по крайней мере один путь к увеличению полезности нусинерсена.«Новый одобренный FDA препарат нусинерсен может иметь« эффект потолка », поскольку он не может полностью вылечить заболевание», — говорит Шарлотта Самнер, доктор медицины, доцент неврологии Медицинской школы Университета Джона Хопкинса. «Наш подход заключался в том, чтобы работать с теми, кто разработал nusinersen, чтобы найти способ усилить действие их лекарств на самых больных».
Спинальная мышечная атрофия, один из основных генетических факторов, убивающих младенцев, возникает из-за недостаточного количества белка выживающего моторного нейрона (SMN) в нейронах. Заболевание возникает из-за генетической мутации в гене SMN1, который является основой для SMN, белка двигательного нейрона, важного для развития. Каждый 40 человек является носителем дефектного гена мышечной атрофии позвоночника, и до одного из 6000 детей в мире во всех этнических группах рождается с этим заболеванием.Изучая механизмы, которые могут влиять на уровни белка SMN в нейронах, исследователи просканировали геномную базу данных под названием UCSC Genome Browser и идентифицировали две генетические последовательности, соответствующие противоположной цепи ДНК гена SMN.
Используя программы, анализирующие последовательности ДНК, они определили, что они составляют одну длинную РНК. Однако этот тип РНК отличался тем, что он не составлял и не кодировал инструкции белка, как традиционный ген, а вместо этого был «некодирующим».Исследователи обнаружили длинную некодирующую РНК SMN, сокращенно lnc-RNA (произносится как «связующая РНК»), в эмбриональных клетках почек человека, образцах клеток головного мозга и нейронах, полученных из стволовых клеток здоровых людей и людей со спинальной мышечной атрофией I типа. и II.
У здоровых людей и мышей исследователи наблюдали высокий уровень белка SMN до рождения, а затем его снижение после рождения. Исследователи заметили противоположную картину с lnc-РНК SMN; он был на низком уровне до рождения, но затем увеличился после рождения в образцах спинного мозга человека.
Они подтвердили те же противоположные паттерны белка SMA и lnc-РНК SMN у эмбриональных мышей.Затем исследователи искали способ повысить уровни продуктов гена SMA, информационных РНК (мРНК) и, следовательно, уровней белка путем подавления или удаления lnc-РНК SMN.
Для этого они создали восемь разных битов ДНК, соответствующих противоположной цепи, или антисмысловой версии lnc-RNA SMN, которая будет связываться с lnc-RNA и вызывать ее разрушение.После инкубации клеток HeLa и нейронов эмбриональных мышей с различным количеством этих битов противоположной нити ДНК они отметили, что чем больше битов ДНК они добавляли, тем больше уровни мРНК увеличивали код для белка SMA.
Два из этих фрагментов ДНК, названные ASO-A и ASO-B, были наиболее эффективными. Эти и другие эксперименты показали, что lnc-РНК SMN, по-видимому, снижает уровни мРНК SMN, тем самым предотвращая образование большего количества белка SMN.Нусинерсен и аналогичные соединения, разрабатываемые для лечения спинальной мышечной атрофии, сосредоточены на увеличении или производстве большего количества продукта гена SMN, который превращается в пригодный для использования белок.
Чтобы увидеть, может ли отключение lnc-RNA SMN увеличить уровни SMN и замедлить или остановить спинальную мышечную атрофию, исследователи вводили 400 миллиграммов на килограмм битов ДНК ASO-A новорожденным мышам с тяжелой спинальной мышечной атрофией на первый и третий день после этого. рождение. На 10-й день исследователи обнаружили 70-процентное снижение Lnc-РНК SMN в мозге обработанных мышей, но выживаемость, масса тела и способность вставать на ноги не улучшились по сравнению с мышами, которым вводили физиологический раствор.Первое и новейшее одобренное FDA средство для лечения нусинерсена не полностью излечивает болезнь, поэтому исследовательская группа Самнера хотела посмотреть, может ли использование ASO-A в сочетании с нузинерсеном еще больше улучшить форму и функцию мышц у мышей со спинальной мышечной атрофией.
Нусинерсен также состоит из небольших кусочков ДНК, которые изменяют способ обработки мРНК SMN, так что больше превращается в белок.Мышам со спинальной мышечной атрофией вводили только ASO-A, низкую дозу 50 миллиграмм на килограмм одного нузинерсена, как ASO-A, так и нусинерсен, или физиологический раствор в первый день после рождения.
Каждую обработку получали пятнадцать мышей. Комбинированная терапия увеличила среднюю выживаемость до 37 дней, при этом четыре мыши жили более 120 дней.Мыши с физиологическим раствором и ASO-A жили в среднем 18 дней, а мыши, получавшие только нусинерсен, жили в среднем 25 дней. Мыши, получавшие оба препарата, также достигли средней массы тела 14 граммов через 50 дней.
Мыши, получавшие только нусинерсен, не прибавляли в весе больше 6 граммов. Здоровые мыши без заболевания весят около 20 граммов через 50 дней.Исследователи также проверили, сколько раз мышей вставали на задние лапы в течение минуты после того, как их поместили в прозрачный цилиндр, что является стандартным экспериментальным показателем двигательных способностей.
Здоровые мыши вырастают примерно шесть раз, мышей со спинальной мышечной атрофией, получавших оба метода лечения, выращивали примерно четыре раза, а мышей, получавших только одно лекарство, выращивали только примерно два раза.«Мы еще не знаем, действительно ли lnc-РНК SMN играет роль в заболевании, но это удобная мишень, которую мы использовали в наших интересах для лечения спинальной мышечной атрофии у мышей», — говорит Самнер. «Мы все еще хотим определить, как днк-РНК выполняет свою работу и когда она выполняет свою работу, и это поможет нам лучше понять, как нацелить ее более эффективно».Самнер говорит, что днк-РНК все еще быстро развивающаяся область, и мы только начинаем изучать, что они делают и их роль в болезнях.Компания Biogen, производящая нусинерсен, установила цену за инъекцию нусинерсена в 125 000 долларов, или около 750 000 долларов за первый год лечения.
Это лекарство не будет массово производиться, потому что спинальная мышечная атрофия — редкое заболевание.Кроме того, поскольку препарат не проникает через гематоэнцефалический барьер, его необходимо вводить через спинномозговую пункцию, для чего требуются специализированные помещения.
Наиболее частые побочные эффекты препарата включают респираторные инфекции и запоры с возможными шансами на снижение уровня тромбоцитов и повреждение почек. Долгосрочные или стойкие побочные эффекты, особенно если лечение влияет на другие ткани вне нервной системы, еще предстоит определить.