Впервые в России ученые создали тяжелую модель мышечной дистрофии Дюшенна у грызунов, максимально соответствующую заболеванию у человека. На этой модели экспериментально подтвердили, что препарат, блокирующий канал для поступления кальция в митохондрии — энергетические центры клетки, — способен замедлять прогрессирование болезни. У подопытных животных сила мышц увеличивалась примерно на 40%. Эксперты считают, что это открытие поможет разработать новые подходы в терапии, направленные на поддержание нормальной работы митохондрий в мышечных клетках.
Опасность миодистрофии ДюшеннаГруппа исследователей из Марийского государственного университета (Йошкар-Ола) совместно с коллегами совершила прорыв в разработке лекарства против мышечной дистрофии Дюшенна — наследственного заболевания, вызванного нехваткой белка дистрофина. Этот белок играет ключевую роль в защите мышечных волокон от повреждений во время сокращений. Его дефицит приводит к избыточному поступлению кальция в клетки (кальцификациям), воспалительным процессам, деградации волокон и их замещению соединительной и жировой тканью. В итоге развивается прогрессирующая слабость и теряются двигательные функции. На сегодняшний день действенной терапии этой болезни нет.
Фото: Михаил Дубинин Коллектив авторов МарГУУченые сосредоточились на вторичном механизме заболевания — нарушении функции митохондрий, которые обеспечивают энергией клетки. Было высказано предположение, что защита митохондрий от избытка кальция может замедлить развитие болезни. Для защиты этих внутриклеточных структур применили недавно синтезированный препарат VBIT-4, блокирующий митохондриальный белок VDAC, участвующий в перемещении кальция.
Фото: Татьяна Егорова Коллектив авторов ИБГ РАНКлючевым достижением стало создание новой для России экспериментальной модели — мышей линии D2.DMDel8-34. До этого преимущественно применялась модель с умеренными симптомами, которая плохо отражала тяжелую форму миодистрофии у пациентов.
— Совместно с коллегами из Института биологии гена РАН мы охарактеризовали данную модель дистрофии Дюшенна. Мы внесли делецию (отсутствие участка) в гене дистрофина на генетическую основу линии мышей DBA/2, известной слабой способностью к регенерации тканей. Это позволило получить животных с тяжелым и прогрессирующим течением болезни, сопровождающимся выраженной кальцификацией, фиброзом (замещением здоровой ткани рубцовой) и мышечной слабостью. Это критично важно для адекватной оценки будущих способов терапии, — рассказал «Известиям» доктор биологических наук, профессор Марийского государственного университета Михаил Дубинин.
Первые тяжелые мыши с миодистрофией в РФЭксперимент проводился на трех видах лабораторных мышей: здоровых, с умеренными симптомами и новой линией с тяжелой формой дистрофии Дюшенна, более точно повторяющей течение болезни у человека. Половина животных каждой группы получала внутрибрюшинные инъекции VBIT-4 на протяжении месяца, остальным вводили плацебо. Результаты показали, что препарат значительно улучшил состояние мышц у больных грызунов. Так, у животных с тяжелой формой болезни содержание кальция в митохондриях снизилось примерно на 15%. Это положительно сказалось на мышечной структуре: улучшилась тканевая организация, уменьшилось отложение кальция и сократилась площадь фиброза.
Фото: Татьяна Егорова Вячеслав Логинов (ИБГ РАН) с новой моделью мыши без дистрофинаИсследователи провели измерения мышечной силы у животных, используя установку, фиксирующую хватание грызунами проволоки передними лапами. Было выявлено, что у мышей с тяжелой формой дистрофии, получавших VBIT-4, мышечная сила возросла на 40%. У животных с умеренной формой заболевания значимых отличий при лечении не отмечалось. Авторы это объясняют тем, что при менее выраженном повреждении мышцы способны к самовосстановлению, что может маскировать эффект препарата.
— Мы впервые доказали, что терапия, ориентированная на защиту митохондрий от кальциевой перегрузки, способна уменьшить симптомы мышечной дистрофии Дюшенна. Наши результаты открывают новые перспективы для разработки методов лечения и подчеркивают, насколько важно использовать адекватные тяжелые модели для доклинических исследований. В дальнейшем планируем изучить комбинированное применение генетической терапии (устраняющей первопричину) и митохондриальной терапии (поддерживающей энергетический потенциал клетки) на созданных моделях. Считаем, что комплексный подход может быть наиболее эффективным против этого тяжелого заболевания, — отметил Михаил Дубинин.
Создание тяжелой модели миодистрофии Дюшенна у мышей в России стало важным этапом для правильного тестирования лекарств. Дополнительно показано, что молекула VBIT-4, блокируя митохондриальный канал VDAC, уменьшает кальциевую перегрузку и развитие фиброза, улучшая функцию мышц, рассказал «Известиям» руководитель центра «Персонифицированная медицина» Казанского федерального университета Альберт Ризванов.
— В мировой практике уже используется генная терапия «Элевидис» (Elevidys), доставляющая микродистрофин с помощью вирусного вектора (AAV), однако её клинический эффект пока ограничен. В одном из ключевых исследований улучшение по шкале NSAA не достигло статистической значимости, а регуляторы продолжают следить за безопасностью препарата. Тем не менее, этот препарат одобрен, поскольку альтернатив для пациентов мало. В таких условиях наиболее перспективным представляется сочетание этиотропной генотерапии, направленной на устранение первопричины, и патогенетической терапии российских ученых, смягчающей последствия мутации, — объяснил эксперт.
Фото: Михаил Дубинин Демонстрация метода оценки мышечной выносливости у мышей с моделью дистрофии ДюшеннаМолекулярный биолог Арина Холькина отметила, что на мышиной модели удалось показать: препарат VBIT-4, защищающий митохондрии от кальциевой перегрузки, существенно замедляет разрушение мышечных волокон. У животных после лечения значительно уменьшилось накопление кальция и площадь фиброза, а мышечная сила возросла почти на 40%.
— Эти результаты свидетельствуют, что сохранение нормальной работы митохондрий помогает дольше поддерживать функциональность мышечной ткани и может стать перспективой для будущих методов лечения мышечной дистрофии Дюшенна, — подчеркнула она.
В исследовании участвовали специалисты Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино), Института биологии гена РАН (Москва) и Института биофизики клетки РАН (Пущино).
Результаты работы, поддержанные грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.