Группа исследователей из Чикагского университета (University of Chicago) преодолела затруднения, ограничивавшие генную терапию. Исследователи продемонстрировали новый подход с использованием трансплантации кожи, который может помочь в лечении многих человеческих заболеваний.
Результаты работы были опубликованы в журнале Cell Stem Cell. Исследование продемонстрировало принципиальную возможность терапии двух чрезвычайно распространённых болезней, сахарного диабета 2 типа и ожирения, при помощи кожных трансплантатов.
«Нам удалось разрешить некоторые технические сложности и разработать схему пересадки кожи от мыши к мыши. В эксперименте использовались животные с сохранной иммунной системой, — рассказывает один из авторов исследования Сяоян У (Xiaoyang Wu), доцент Отделения исследования рака Бена Мэя (Ben May Department for Cancer Research) при Чикагском университете. — Мы думаем, что эта платформа обладает достаточным потенциалом, чтобы привести к появлению безопасной и надёжной генной терапии для мышей и, как мы надеемся, со временем и для людей. В терапии будут использоваться отобранные и модифицированные клетки кожи».
Ещё в 70-х гг. прошлого века врачи научились собирать стволовые клетки кожи пациентов с обширными ожогами, культивировать эти клетки в лабораторных условиях и затем использовать выращенную в лаборатории ткань, чтобы закрыть и защитить раневые поверхности. Сейчас этот подход широко используется, и система пересадки кожи людей проработана гораздо тщательнее, чем аналогичные манипуляции на мышах.
«Организм мышей менее зрелый, — поясняет У. — Нам потребовалось несколько лет на оптимизацию 3D-системы культивации тканей».
В рамках нового исследования учёным впервые удалось показать, что искусственно выращенный фрагмент кожи может надолго прижиться на теле обычной мыши с сохранной иммунной системой. Доля успешных трансплантаций составила более 80%.
На сахарном диабете исследователи сфокусировались не случайно. Это распространённое не кожное заболевание, которое может быть излечено при помощи массированной доставки определённых белков. Учёные встроили ген глюкагоноподобного пептида-1 (glucagon-like peptide 1, GLP1), гормона, стимулирующего выработку инсулина поджелудочной железой. Дополнительный инсулин удаляет избыток глюкозы из кровотока, предотвращая развитие осложнений сахарного диабета. GLP1 также замедляет опорожнение желудка и снижает аппетит.
Использовав технологию CRISPR, исследователи модифицировали ген GLP1 таким образом, чтобы гормон дольше сохранялся в крови, а также присоединили к гену специальный промотор, позволивший «включать» ген по мере необходимости при помощи антибиотика доксициклина. Ген встроили в клетки кожи и культивировали эти клетки в лабораторных условиях. Полученный фрагмент кожи был пересажен мыши с сохранной иммунной системой, причём существенных признаков отторжения после пересадки отмечено не было.
Когда подопытное животное получало пищу с доксициклином, в кровь мыши начинали поступать дозозависимые количества модифицированного GLP1, что приводило к увеличению концентрации инсулина и снижению уровня глюкозы в крови.
На следующем этапе эксперимента мышей с кожными трансплантатами и обычных мышей начали кормить пищей с высоким содержанием жиров. Животные из обеих групп начали немедленно набирать вес и начали страдать ожирением. Добавление же доксициклина к жирной пище привело к тому, что процесс набора веса у мышей из экспериментальной группы замедлился. Экспрессия GLP1 также снизила уровень глюкозы и уменьшила резистентность к инсулину.
«В целом наши итоги позволяют предположить, что кожная генная терапия с индуцируемой экспрессией GLP1 может быть использована для лечения и профилактики алиментарного ожирения и ему подобных заболеваний», — пишут авторы.
Когда человеческие клетки с изменённым геномом были пересажены мышам с подавленной иммунной системой, эффект лечения был таким же. По мнению исследователей, это свидетельствует о том, что разработанная ими кожная генная терапия может быть применима в клинической практике для лечения многих заболеваний. В частности, учёные надеются, что новый подход способен помочь пациентам, у которых из-за генетического дефекта отсутствует какой-либо белок, например, больным, страдающим гемофилией.
Немаловажно, что кожная генная терапия — простой и удобный способ лечения. Кожа — самый большой и легкодоступный орган человеческого тела. За её состоянием легко следить. Пересаженные клетки легко удалить, если это необходимо. Клетки кожи легко размножаются в лабораторных условиях и легко трансплантируются, причём процедура отличается низкой стоимостью и малой травматичностью.
