Первый шаг на пути к генной терапии для лечения митохондриальных заболеваний

Исследование, проведенное доктором философии Шухратом Миталиповым (Shoukhrat Mitalipov) и доктором медицины и философии Хонг Ма (Hong Ma) в Центре Эмбриональных Клеток и Генной Терапии (Center for Embryonic Cell and Gene Therapy) Университета Здоровья и Наук Орегона (Oregon Health & Science University) и Орегонском Национальном Центре Исследования Приматов (Oregon National Primate Research Center) (США), позволило сделать первый важный шаг в разработке новейших методов лечения пациентов, страдающих митохондриальными заболеваниями, путем генной терапии и терапии стволовыми клетками.

Достижение, сообщение о котором опубликовано в онлайн-публикации журнала Nature, открывает дверь в мир регенеративной медицины, дающей возможность врачам лечить заболевания, в настоящее время считающиеся неизлечимыми.

Из клеток кожи пациента, содержащих мутации митохондриальной ДНК, ученые получили эмбриональные стволовые клетки и успешно использовали метод замещения дефектных митохондрий. Мутации митохондриальной ДНК могут вызывать широкий спектр тяжелых или летальных заболеваний, среди которых диабеты, глухота, заболевания зрения, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы, деменции и некоторые другие неврологические заболевания. Ежегодно только в США рождается от 1 до 4 тыс. детей с митохондриальными заболеваниями. В настоящее время эффективного лечения таких патологий не существует.

В мае 2013 г. Миталипов впервые в мире продемонстрировал успешное использование технологии переноса ядра соматической клетки для получения эмбриональных стволовых клеток человека из клеток кожи. Этому достижению предшествовало 6 лет исследований, среди которых работа Миталипова 2007 г., продемонстрировавшая метод переноса ядра для получения эмбриональных стволовых клеток нечеловекообразных приматов. Эта цепь событий включала новые методы, которые, возможно, помогут семьям в предотвращении передачи митохондриальных заболеваний будущими поколениями.

«Пациентам с митохондриальными заболеваниями, ожидающим лечения, сегодня мы можем сказать, что терапия уже не за горизонтом. На протяжении последних нескольких лет мы работаем над получением стволовых клеток для использования их в борьбе с патологиями. Этот критически важный первый шаг в лечении заболеваний с помощью генной терапии приведет нас к их излечению. И в отличие от неподходящего донорства тканей или органов, объединение генной и клеточной терапии позволит нам создавать собственную здоровую ткань пациента, которая не будет отторгаться его организмом», – рассказывает Миталипов.

«Это значительный успех доктора Миталипова и доктора Ма в вопросе разработки лечения больных митохондриальными заболеваниями, – комментирует Филип Йеске (Philip Yeske), доктор философии, директор по науке и сотрудничеству Объединенного Фонда Митохондриальных Заболеваний (United Mitochondrial Disease Foundation, США), – Замещение митохондрий несет большой терапевтический потенциал, и сообщество пациентов надеется на дальнейший прогресс на пути к клиническому применению».

Результаты нового исследования преодолевают долгосрочную проблему разработки терапии стволовыми клетками для лечения болезней человека. Для проведения исследования ученые получили клетки кожи у обследуемых, главным образом детей и мужчин среднего возраста, являющихся носителями мутаций митохондриальной ДНК. Исследователи выделили ядра из клеток кожи и перенесли их в цитоплазму яйцеклеток здоровых доноров, содержащую митохондрии без патогенных мутаций. Благодаря примененному подходу ученые получили эмбриональные стволовые клетки, содержащие здоровые митохондрии.

Ученые стремятся в будущем использовать такой метод для замещения пораженной ткани путем только удаления одной клетки, коррекции мутации, размножения клеток и повторного введения генетически нормальных клеток пациенту в «больную» ткань. Метод переноса ядра является более точным, чем классическая генная терапия. Помимо вставки искусственных генов пациенту, доставленных вирусами, при ядерном переносе используется донорство здоровых митохондриальных генов.

«Регенеративные технологии предлагают возможность революционных решений для коррекции дефектов ткани при заболеваниях. Нынешние методы лечения митохондриальных заболеваний ограничены борьбой с симптомами, но не достигают цели излечения. Замещение пораженных митохондрий для получения здоровых стволовых клеток пациента прокладывает дорогу напрямую к корню проблемы. Настоящее исследование служит примером того, как совместная деятельность мультидисциплинарных групп развивает научную область», – говорит Андре Терзик (Andre Terzic), доктор медицины и философии, директор Центра Регенеративной Медицины Клиники Майо (Center for Regenerative Medicine at Mayo Clinic, США).

«Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки и перенос ядра соматической клетки – это две альтернативные стратегии перепрограммирования клеток, обладающие большим потенциалом для персонализированной терапии замещения клеток, – комментирует доктор философии Джун Ву (Jun Wu), старший научный сотрудник лаборатории Изписуа Бельмонте (Izpisua Belmonte Lab) в Институте Биологических Исследований Солка (Salk Institute for Biological Studies, США ), один из соавторов публикации, – Обе технологии успешно использовались в нашем исследовании для элиминации мутантных митохондриальных ДНК, предлагая важный шаг на пути к терапевтическому применению у пациентов с митохондриальными заболеваниями».

По материалам Oregon Health & Science University

Оригинальная статья:
Hong Ma, Clifford D. L. Folmes, Jun Wu, Robert Morey, Sergio Mora-Castilla, Alejandro Ocampo, Li Ma, Joanna Poulton, Xinjian Wang, Riffat Ahmed, Eunju Kang, Yeonmi Lee, Tomonari Hayama, Ying Li, Crystal Van Dyken, Nuria Marti Gutierrez, Rebecca Tippner-Hedges, Amy Koski, Nargiz Mitalipov, Paula Amato, Don P. Wolf, Taosheng Huang, Andre Terzic, Louise C. Laurent, Juan Carlos Izpisua Belmonte, Shoukhrat Mitalipov. Metabolic rescue in pluripotent cells from patients with mtDNA disease. Nature, 2015; DOI: 10.1038/nature14546