Identyfikcja i wyciszanie zmutowanego allelu huntingtyny w fibroblastach pobranych od pacjentów z chorobą Huntingtona
Paul H. J. van Bilsen et al., Human Gene Therapy, Vol. 19, No. 7, July 2008
HD: cechy choroby dziedzicznej
Choroba Huntingtona (HD) jest dziedziczną chorobą genetyczną spowodowaną mutacją (w tym przypadku nadmiernie wydłużonym ciągiem powtórzeń trójki nukleotydów CAG) w genie kodującym białko zwane huntingtyną (Htt).
Człowiek posiada dwie kopie (allele) każdego genu.
Większość pacjentów z HD to heterozygoty, co oznacza, że mają po dwie różne kopie genu HD: jeden prawidłowy allel, który odziedziczyli po zdrowym rodzicu i jeden allel zmutowany od rodzica z chorobą HD.
Kod DNA dla dwóch alleli nie musi być identyczny. Pojedyncze nukleotydy (adenina, guanina, cytozyna i tymina) tego kodu mogą się różnić, co pozwala na rozróżnienie alleli. Zjawisko to nazywa się polimorfizmem pojedynczego nukleotydu (single nucleotide polymorphism; SNP).
Prawidłowy i zmutowany allel najpierw przepisywane są na matrycowy RNA (messenger RNA; mRNA), na podstawie którego wytwarzane jest następnie białko Htt.
W chorobie HD mamy do czynienia z typem dziedziczenia zwanym autosomalnym dominującym, co oznacza, że już jeden zmutowany allel wystarcza, by spowodować chorobę.
Podstawy dla terapii genowej
Interferencja RNA (RNAi) jest naturalnym procesem wyciszania genów, który występuje w organizmach od roślinnych po ssacze. Ten proces biologiczny zainspirował rozwój nowy sposób leczenia znany jako terapia RNAi. Kluczowym elementem procesu RNAi są krótkie cząsteczki interferującego RNA (small interfering RNA, siRNA), które odpowiadają poszczególnym fragmentom mRNA określonych genów i wiążą się z nimi. Terapia RNAi powoduje wyłączenie ekspresji docelowego genu poprzez rozcięcie odpowiedniego mRNA, co zapobiega produkowaniu białka odpowiedzialnego za chorobę.
Nowe strategie leczenia nakierowanego na specyficzny allel w chorobie Huntingtona
Obecność zmutowanego białka Htt powoduje dysfunkcję i śmierć komórek nerwowych (neuronów) w wielu obszarach mózgu, prowadząc do pojawienia się różnych objawów choroby Huntingtona. Zatem supresja produkcji zmutowanego białka, szczególnie w mózgu, mogłaby się okazać efektywną terapią. Jednym ze sposobów zmniejszenia produkcji białka w neuronach jest dostarczenie cząsteczek krótkiego interferującego RNA (siRNA) albo fragmentów DNA o krótkiej strukturze „spinki do włosów” (short hairpin RNA, shRNA), z których powstaje si RNA, do mózgu. Takie strategie leczenia okazały się być efektywne w mysich modelach choroby HD. Pozytywne efekty stwierdzone w kilkunastu badaniach to między innymi opóźnienie pojawienia się pierwszych objawów choroby, poprawa w zakresie funkcji ruchowych, zachowania i zmian neuropatologicznych, a także wydłużenie czasu przeżycia.
Jednakże ważne jest także, by normalne białko w dalszym ciągu powstawało z udziałem prawidłowego allelu Htt. Dlatego też stosowany RNAi musi mieć właściwość rozróżniania prawidłowego allelu od zmutowanego. Aktywność siRNA jest wysoce specyficzna, dlatego siRNA i jego cel, czyli mRNA muszą pasować do siebie idealnie, by proces cięcia mógł być sprawny. Z tego też powodu, jeśli siRNA odpowiada części mRNA zawierającej miejsce polimorfizmu pojedynczego nukleotydu (SNP), dwa allele, prawidłowy i zmutowany, mogą zostać odróżnione w leczeniu.
To badanie pokazuje strategię w leczeniu HD z użyciem technologii opartej na RNAi, która selektywnie blokuje produkcję zmutowanego białka Htt. Była ona oparta na poszukiwaniu siRNA specyficznego dla regionów zawierających SNP w genie HD komórek uzyskanych od pacjentów z HD. Efektem było zmniejszanie ilości zmutowanego Htt o około 80%, podczas gdy produkcja prawidłowego Htt pozostała niezmieniona (wykrywano tylko prawidłowe białko Htt).
Autorzy tego badania opracowali prostą metodę określenia, która kopia SNP jest zlokalizowana na zmutowanym allelu, a która na prawidłowym. Ta informacja ma zasadnicze znaczenie dla tworzenia cząsteczek siRNA, które będą blokować produkcję zmutowanego, a nie prawidłowego białka Htt. Metoda ta jest efektywna nawet, jeśli miejsce SNP nie jest zlokalizowane blisko powtórzeń CAG. Co najważniejsze, badanie to sugeruje, że leczenie ukierunkowane na specyficzne allele jest możliwe. Jednakże istnieje wiele innych problemów (takich jak dostarczenie swoistych cząsteczek SiRNA do mózgu), które muszą zostać rozwiązane zanim przedstawiona strategia będzie mogła być wykorzystana w praktyce klinicznej
Streszczone przez Diana Raffelsbauer, PharmaWrite, Giebelstadt (Niemcy)
1