Генная терапия хронической боли может предложить более безопасную, не вызывающую привыкания альтернативу опиоидам. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали новую терапию, которая работает путем временного подавления гена, участвующего в ощущении боли. Он повышал толерантность к боли у мышей, снижал их чувствительность к боли и обеспечивал месяцы обезболивания, не вызывая онемения.

Исследователи сообщают о своих выводах в статье, опубликованной 10 марта в журнале Science Translational Medicine.

Генная терапия может быть использована для лечения широкого спектра хронических болевых состояний, от болей в пояснице до редких невропатических болевых расстройств—состояний, для которых опиоидные обезболивающие являются текущим стандартом лечения.

"То, что мы имеем сейчас, не работает", - сказала первый автор Ана Морено, выпускница биоинженерии из инженерной школы Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс. Опиоиды могут со временем сделать людей более чувствительными к боли, заставляя их полагаться на все более высокие дозы. "Существует отчаянная потребность в лечении, которое будет эффективным, длительным и не вызывающим привыкания."

Идея такого лечения возникла, когда Морено был аспирантом в лаборатории профессора биоинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего Прашанта Мали. Мали изучала возможность применения подходов генной терапии на основе CRISPR к редким и распространенным заболеваниям человека. Проект Морено был сосредоточен на изучении потенциальных терапевтических путей. Однажды она наткнулась на статью о генетической мутации, которая заставляет людей не чувствовать боли. Эта мутация инактивирует белок в нейронах, передающих боль в спинном мозге, называемый NaV1.7. У людей, лишенных функционального NaV1.7, ощущения, такие как прикосновение к чему-то горячему или острому, не регистрируются как боль. С другой стороны, мутация гена, которая приводит к чрезмерной экспрессии NaV1.7, заставляет людей чувствовать больше боли.

Когда Морено прочитал это, он щелкнул. "Нацеливаясь на этот ген, мы могли бы изменить фенотип боли", - сказала она. "Что также здорово, так это то, что этот ген участвует только в боли. Никаких серьезных побочных эффектов при этой мутации не наблюдается."

Морено работала над репрессией генов с помощью инструмента редактирования генов CRISPR в рамках своей диссертации. В частности, она работала с версией CRISPR, которая использует так называемый "мертвый" Cas9, который не способен разрезать ДНК. Вместо этого он прилипает к генной мишени и блокирует ее экспрессию.

Морено увидела возможность использовать этот подход для подавления гена, кодирующего NaV1.7. Она указывает на привлекательность этого подхода: "Он не вырезает никаких генов, поэтому в геноме нет постоянных изменений. Ты же не хочешь навсегда потерять способность чувствовать боль, - сказала она. "Одна из самых больших проблем с редактированием генов CRISPR-это нецелевые эффекты. Как только вы отрезаете ДНК, это все. Ты не можешь вернуться. С мертвым Cas9 мы не делаем ничего необратимого."

Мали, которая является одним из старших авторов исследования, говорит, что это использование мертвого Cas9 открывает дверь для использования генной терапии для борьбы с распространенными заболеваниями и хроническими недугами.

"При некоторых распространенных заболеваниях проблема заключается в том, что ген неправильно экспрессируется. Вы же не хотите полностью закрыть его, - сказал он. - Но если бы вы могли уменьшить дозу этого гена, вы могли бы довести его до уровня, где он не является патогенным. Именно этим мы здесь и занимаемся. Мы не полностью убираем фенотип боли, мы его ослабляем."

Морено и Мали стали соучредителями дочерней компании Navega Therapeutics, чтобы работать над переводом этого подхода к генной терапии, который они разработали в Калифорнийском университете в Сан-Диего, в клинику. Они объединились с Тони Якшем, экспертом по системам боли и профессором анестезиологии и фармакологии в медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего. Якш является научным консультантом Navega и соавтором исследования.

Исследователи сконструировали систему CRISPR/dead Cas9 для таргетирования и репрессии гена, кодирующего NaV1.7. Они вводили спинальные инъекции своей системы мышам с воспалительной и химиотерапевтической болью. Эти мыши демонстрировали более высокие болевые пороги, чем мыши, которые не получали генную терапию; они медленнее отводили лапу от болезненных стимулов (тепла, холода или давления) и тратили меньше времени на облизывание или встряхивание после травмы.

Лечение тестировалось в разные моменты времени. Он все еще был эффективен через 44 недели у мышей с воспалительной болью и через 15 недель у мышей с болью, вызванной химиотерапией. По словам исследователей, продолжительность этого процесса все еще проверяется и, как ожидается, будет длительной. Более того, обработанные мыши не теряли чувствительности и не проявляли каких-либо изменений в нормальной двигательной функции.

Чтобы подтвердить свои результаты, исследователи провели те же тесты, используя другой инструмент редактирования генов, называемый белками цинковых пальцев. Это более старая техника, чем CRISPR, но она делает ту же самую работу. Здесь исследователи разработали цинковые пальцы, которые аналогичным образом связываются с генной мишенью и блокируют экспрессию NaV1.7. Спинномозговые инъекции цинковых пальцев мышам давали те же результаты, что и система CRISPR-dead Cas9.

"Мы были рады, что оба подхода сработали", - сказал Мали. "Красота белков цинковых пальцев заключается в том, что они построены на основе человеческого белка. Система CRISPR-это чужеродный белок, который происходит от бактерий, поэтому он может вызвать иммунный ответ. Вот почему мы также исследовали цинковые пальцы, так что у нас есть вариант, который может быть более подходящим для клиники."

Исследователи говорят, что это решение может работать при большом количестве хронических болевых состояний, возникающих из-за повышенной экспрессии NaV1.7, включая диабетическую полиневропатию, эритромелалгию, ишиас и остеоартрит. Он также может обеспечить облегчение для пациентов, проходящих химиотерапию.

И благодаря своим непостоянным эффектам эта терапевтическая платформа может удовлетворить плохо удовлетворенную потребность большой популяции пациентов с длительными (от недель до месяцев), но обратимыми болевыми состояниями, сказал Якш.

"Подумайте о молодом спортсмене или раненом воине, у которого боль может исчезнуть с заживлением раны", - сказал он. "Мы не хотели бы навсегда лишать этих людей способности чувствовать боль, особенно если у них большая продолжительность жизни. Этот подход CRISPR/dead Cas9 предлагает этой популяции альтернативное терапевтическое вмешательство—это важный шаг в области управления болью."

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Navega далее будут работать над оптимизацией обоих подходов (CRISPR и цинковые пальцы) для нацеливания на человеческий ген, кодирующий NaV1.7. За этим последуют испытания на нечеловеческих приматах для проверки эффективности и токсичности. Исследователи рассчитывают подать заявку на IND и начать клинические испытания на людях через пару лет.

ИСТОЧНИК