Антисмислові нуклеотиди вилікували глухоту у мишей внутрішньоутробно

Вчені застосували антисмислові олігонуклеотиди для внутрішньоутробної корекції мишею моделі синдрому Ушера. У результаті вдалося відновити експресію білка, ген якого мутує при цьому захворюванні, і поліпшити розвиток волоскових клітин внутрішнього вуха. У мишей були поліпшені слух і координація порівняно з контрольними тваринами. Методику потенційно можна використовувати для внутрішньоутробного лікування порушень слухової та вестибулярної системи людини. Стаття опублікована в журналі.

Синдром Ушера - генетична хвороба, при якій діти народжуються глухими і поступово втрачають зір. Це захворювання є причиною половини випадків сліпоглухоти, його діагностують у приблизно п'яти осіб з 100 тисяч. Лікування, яке могло б запобігти або уповільнити розвиток синдрому Ушера, не існує.

Причина однієї з форм синдрому Ушера (типу 1c) - точкова мутація в гені гармоніну. Цей білок знаходиться в стереоциліях - виростах волоскових клітин внутрішнього вуха, які відчувають коливання рідини, викликані звуками. Мутації в гармоніні призводять до того, що волоскові клітини не можуть переводити механічний сигнал в електричний і передавати інформацію нейронам.

Вчені вже успішно відновлювали продукцію нормального гармоніну за допомогою антисмилової терапії в перші дні після народження у мишей з аналогічною мутацією. Антисмислові олігонуклеотиди (АСО) - короткі полімери, які зв'язуються з ділянкою РНК за принципом комплементарності і заважають її дозріванню або трансляції. АСО-29 блокує мутантну ділянку РНК гармоніна. Через мутацію в РНК з'являється додатковий сайт сплайсингу, і в процесі дозрівання білки нарізають молекулу неправильно. АСО-29 закриває невірний сайт сплайсингу від ферментів, і ті працюють з потрібною ділянкою.

Однак у перші дні після народження слухова система у мишат ще не сформована і відповідає ступеня розвитку внутрішнього вуха людини на 18 тижні вагітності. Якщо терапію проводити пізніше, то вона виявляється неефективною. Отже, якщо ми хочемо застосувати похід для лікування людей, антисмислові нуклеотиди потрібно вводити внутрішньоутробно, але для початку і таку процедуру потрібно відпрацювати на тваринах.

Лін'янь Ван (Lingyan Wang), Бет Кемптон (Beth Kempton) і Хань Цзян (Han Jiang) з Орегонського університету здоров'я і науки та їхні колеги ввели АСО-29 в амніотичну порожнину мишей в 13 день вагітності. В результаті гармонін почав експресуватися, сформувалися нормальні пучки волоскових клітин, відбулося часткове поліпшення вестибулярної функції внутрішнього вуха, проте слух так і не відновився.

Вчені припустили, що кращий результат можна отримати, якщо вводити АСО безпосередньо у внутрішнє вухо. На 12,5 день розвитку ембріона миші (відповідає 9 тижня вагітності у людини) внутрішнє вухо являє собою слуховий міхур з клітинами-попередниками волоскових та інших клітин. У нього і зробили мікроін'єкцію.

На 30 день після народження автори провели імунофлуоресцентне фарбування равлика внутрішнього вуха мишей. АСО-29 виявили в волоскових клітинах на цьому терміні. Ряди цих клітин були щільними, на відміну від контролю, і вони містили гармонін. Коли вчені порахували кількість волоскових клітин у равлику, виявилося, що у мишей, яким вводили АСО-29, їх значно більше ніж у контрольних тварин (p < 0,01; для внутрішніх волоскових клітин на деяких відстанях від верхівки равлика знакової різниці не було).

На фотографії зі скануючого електронного мікроскопа видно, що у мишей, яким вводили АСО-29, практично всі волосини клітин равлика організовані в пучки, і більшість цих пучків має правильну V- або W-подібну форму, тоді як у контрольних тварин пучки практично не формуються, а ті, що є, значно деформовані.

Дослідники оцінили роботу слухової та вестибулярної систем у мишат і дорослих тварин (220 днів від народження). Для цього реєстрували виникаючу у відповідь на звуки різної частоти активність зони стовбура мозку, яка відповідає за слух, і вимірювали гучність, при якій в мозку виникало збудження - поріг чутності. Потім перевірили рівновагу в низці поведінкових тестів.

Поріг чутності для частот від восьми до 32 кілогерць у мишей, яким вводили АСО-29, становив від 50 до 80 децибел і був значно вищим, ніж у здорових (p < 0,01), проте нижчим, ніж у контрольних тварин з мутаціями (p < 0,05). Рівень слуху зберігався і у дорослих мишей. У поведінкових тестах експериментальні тварини проявили координацію, не відмінну від здорових мишей. Наприклад, вони нормально плавали, а у відкритому полі не вертілися на одному місці, як контрольні тварини, а обстежили територію біля стінок.

За допомогою антисмислової терапії лікують дуже різні захворювання: наприклад, у мишей вона допомогла зупинити прионну інфекцію скрейпі і нейродегенерацію. Таке лікування застосовують і для людей - наприклад, за допомогою персоналізованого олігонуклеотиду лікарі сповільнили розвиток нейродегенеративного захворювання у шестирічної дівчинки