Ученые впервые в России создали тяжелую модель мышечной дистрофии Дюшенна у грызунов, которая максимально приближена к патологии у человека. На этой модели авторы экспериментально доказали, что препарат, блокирующий канал для поступления кальция в митохондрии — энергетические станции клетки, — замедляет болезнь. У животных сила мышц повышалась на 40%. Открытие поможет разработать новые методы терапии, направленные на поддержание правильной работы митохондрий в клетках мускул, считают эксперты.
Чем опасна миодистрофия Дюшенна
Исследователи из Марийского государственного университета (Йошкар-Ола) с коллегами сделали прорыв в создании лекарства от мышечной дистрофии Дюшенна — наследственного заболевания, которое возникает из-за дефицита в организме белка дистрофина. Этот белок играет ключевую роль в защите мышечных волокон от повреждений при сокращениях. Его отсутствие приводит к избыточному поступлению кальция в клетки (кальцификации), хроническому воспалению, гибели волокон и их замещению соединительной и жировой тканью. Это, в свою очередь, ведет к прогрессирующей слабости и потере двигательных функций. Эффективной терапии этой патологии на данный момент не существует.
Исследователи сосредоточились на вторичном механизме развития болезни — дисфункции митохондрий, «энергостанций» клетки. Они предположили, что защита митохондрий от избытка кальция может замедлить развитие патологии. Чтобы предотвратить поражение этих внутриклеточных структур, авторы применили недавно синтезированное соединение VBIT-4, которое блокирует митохондриальный белок VDAC, участвующий в транспорте кальция.
Важным прорывом в работе стало создание новой для России экспериментальной модели болезни — мышей линии D2.DMDel8-34. Ранее в стране использовалась преимущественно модель с умеренными симптомами заболевания, которая слабо воспроизводит тяжелое течение миодистрофии Дюшенна у пациентов.
— Вместе с коллегами из Института биологии гена РАН мы охарактеризовали новую модель дистрофии Дюшенна. Мы перенесли делецию (отсутствие определенного фрагмента) в гене дистрофина на генетический фон линии мышей DBA/2, известной сниженной способностью к восстановлению тканей. Это позволило получить животных с тяжелым прогрессирующим течением болезни, включающим выраженные кальцификацию, фиброз (замещение здоровой ткани рубцовой) и мышечную слабость. Это критически важно для корректной оценки потенциальных вариантов терапии, — рассказал «Известиям» доктор биологических наук, профессор Марийского государственного университета Михаил Дубинин.
Первые в РФ мыши с тяжелой миодистрофией
Ученые провели эксперименты на трех линиях лабораторных мышей: здоровых, с умеренными симптомами заболевания и новой линии с более тяжелой формой миодистрофии Дюшенна, которая точнее воспроизводит течение болезни у человека. Половине животных из каждой группы внутрибрюшинно в течение месяца вводили препарат VBIT-4, остальные вместо лекарства получали плацебо. Наблюдения показали, что препарат значительно улучшил состояние мышц у больных грызунов. Так, у животных с тяжелой формой миодистрофии примерно на 15% уменьшилось количество кальция в митохондриях. Это положительно отразилось на состоянии мышц: их структура улучшилась, снизилось отложение кальция в ткани и сократилась площадь фиброза.
Кроме того, авторы оценили мышечную силу у исследуемых животных. Для этого с помощью экспериментальной установки измеряли, как сильно грызуны хватаются передними лапами за толстую проволоку. Оказалось, что инъекции препарата VBIT-4 на 40% увеличили мышечную силу у животных из группы с тяжелой формой болезни. У мышей с умеренными симптомами заболевания явных различий при приеме или отсутствии препарата не было. Авторы объясняют это тем, что при подобном уровне поражения мышцы ткани всё еще обладают достаточной способностью к самовосстановлению, которая маскирует положительный эффект от VBIT-4.
— Мы впервые продемонстрировали, что терапия, направленная на защиту митохондрий от кальциевой перегрузки, может облегчать симптомы мышечной дистрофии Дюшенна. Наша работа не только открывает перспективы для разработки новых методов лечения, но и подчеркивает важность использования релевантных тяжелых моделей для доклинических испытаний. В дальнейшем мы планируем оценить совместную эффективность применения генетической терапии (направленной на устранение первопричины болезни) и митохондриальной терапии (направленной на поддержание энергетики клетки) на созданных нами моделях. Мы считаем, что комбинированный подход может оказаться наиболее действенным в борьбе с этим сложным заболеванием, — добавил Михаил Дубинин.
Ученые впервые создали модель тяжелого течения миодистрофии Дюшенна у мышей — это важно для правильного тестирования лекарственных препаратов. Кроме того, они показали, что молекула VBIT-4, блокируя митохондриальный канал VDAC, снижает кальциевую перегрузку и фиброз, улучшая функцию мышц, рассказал «Известиям» руководитель центра превосходства «Персонифицированная медицина» Казанского (Приволжского) федерального университета Альберт Ризванов.
— В мире уже одобрен генный препарат «Элевидис» (Elevidys), доставляющий микродистрофин с помощью вирусного вектора (AAV), но его клинический эффект пока весьма умеренный. В ключевом исследовании преимущество по шкале NSAA не достигло статистической значимости, а регуляторы продолжают внимательно отслеживать профиль безопасности. Но даже такой препарат был зарегистрирован, так как других вариантов для пациентов просто нет. На этом фоне наиболее перспективной выглядит комбинация этиотропной генотерапии, то есть исправляющей первопричину, с патогенетической терапией, разработанной российскими учеными, смягчающей последствия мутации, — сказал эксперт.
Ученым на мышиной модели удалось показать, что препарат VBIT-4, защищающий митохондрии от избытка кальция, заметно замедляет разрушение мышечных волокон, рассказал молекулярный биолог Арина Холькина. У пролеченных мышей снизилось накопление кальция, уменьшилась площадь фиброза, а мышечная сила увеличилась почти на 40%.
— Это свидетельствует о том, что поддержание работы митохондрий помогает дольше сохранять функциональность мышечной ткани и может стать перспективным направлением для будущих методов лечения мышечной дистрофии Дюшенна, — отметила она.
В исследовании принимали участие сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино), Института биологии гена РАН (Москва) и Института биофизики клетки РАН (Пущино).
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.