Но сегодняшний стандартный процесс проведения генной терапии является дорогостоящим и требует много времени – результат многих шагов, необходимых для доставки здоровых генов в стволовые клетки крови пациентов для исправления генетической проблемы.
В открытии, опубликованном в журнале Blood, ученые Scripps Research считают, что они нашли способ обойти некоторые из текущих трудностей, что привело к более эффективному методу доставки генов, который позволил бы сэкономить деньги и улучшить результаты лечения.
«Если вы можете восстанавливать стволовые клетки крови с помощью одного метода доставки гена, а не нескольких процедур в течение многих дней, вы можете сократить клиническое время и расходы, что снимает некоторые ограничения этого типа подхода», – говорит Брюс. Торбетт, доктор философии, доцент кафедры иммунологии и микробиологии, руководивший исследованием.
Новое открытие сосредоточено на карафеноле А, небольшой молекуле, тесно связанной с ресвератролом, который представляет собой натуральное соединение, вырабатываемое виноградом и другими растениями и содержащееся в красном вине. Ресвератрол широко известен как антиоксидант и противовоспалительное средство.
Подобно ресвератролу, карафенол А обладает противовоспалительным действием, но в этом исследовании он выполнял другую роль.
Торбетт и его команда заинтересовались уникальными химическими свойствами ресвератрола и подобных типов молекул и задались вопросом, могут ли они позволить вирусным векторам, используемым в генной терапии для доставки генов, легче проникать в стволовые клетки крови. Это будет иметь важное значение, потому что стволовые клетки – и, в частности, самообновляющиеся гемопоэтические стволовые клетки – имеют множество барьеров для защиты от вирусов, что затрудняет их проникновение в генную терапию.
«Вот почему генная терапия гемопоэтических стволовых клеток оказалась неудачной», – говорит Торбетт. "Мы увидели способ сделать процесс лечения значительно более эффективным."
Процесс лечения генной терапией в настоящее время требует выделения очень небольшой популяции гемопоэтических стволовых клеток из крови пациентов; эти молодые клетки могут самообновляться и давать начало всем другим типам клеток крови. Затем терапевтические гены доставляются в эти клетки с помощью специально созданных вирусов, называемых «лентивирусными векторами», которые используют естественные способности вирусов для встраивания новой генетической информации в живые клетки.
Однако гемопоэтические стволовые клетки очень устойчивы к вирусным атакам.
Они защищают себя структурами, известными как интерферон-индуцированные трансмембранные (IFITM) белки, которые перехватывают лентивирусные векторы. По словам Торбетта, из-за этого может потребоваться множество попыток – и большое количество дорогостоящих векторов для генной терапии – для успешной доставки генов в гемопоэтические стволовые клетки.
Торбетт и его команда обнаружили, что добавление ресвератролоподобного соединения, карафенола А, к гемопоэтическим стволовым клеткам человека вместе со смесью лентивирусных векторов, приводит к ослаблению естественной защиты клеток и более легкому проникновению векторов.
После того, как обработанные стволовые клетки были помещены в мышей, они делились и производили клетки крови, содержащие новую генетическую информацию.
Еще одно ключевое преимущество этого подхода – время: если лечение стволовыми клетками крови с помощью доставки генов может быть выполнено за меньшее время, клетки можно будет повторно ввести пациенту раньше. По словам Торбетта, это не только делает лечение более удобным для пациента, но и помогает гарантировать, что стволовые клетки не потеряют свои самообновляющиеся свойства.
Чем дольше стволовые клетки существуют вне организма и ими манипулируют, тем больше вероятность, что они потеряют способность к самогенерированию и, в конечном итоге, излечивать болезнь.
Торбетт и его команда продолжают изучать основные причины внутренней устойчивости стволовых клеток к генетическим модификациям с целью дальнейшего повышения эффективности лечения и снижения затрат.
Поскольку многие болезни, излечимые с помощью генной терапии, поражают детей, Торбетт говорит, что он чувствует особую необходимость продвинуть это открытие из лаборатории в клинику.