Результаты, касающиеся новых моделей синдрома Барта у мышей, были опубликованы сегодня "Online First" в журнале Circulation Research.
В 2014 году, чтобы лучше понять синдром Барта, Уильям Пу, доктор медицины, и его коллеги из Бостонской детской больницы в сотрудничестве с Институтом Висса создали модель бьющегося «сердце на чипе» синдрома Барта. В модели использовались клетки сердечной мышцы с мутацией TAZ, полученные из собственных клеток кожи пациентов. Это показало, что ТАЗ действительно лежит в основе сердечной дисфункции: клетки сердечной мышцы не собирались нормально, митохондрии внутри клеток были дезорганизованы, а ткань сердца слабо сокращалась.
Добавление здорового гена TAZ нормализовало эти особенности.
Но для того, чтобы по-настоящему запечатлеть синдром Барта и его воздействие на все тело, Pu и его коллеги потребовалась модель на животных. «Модель на животных долгое время была препятствием в этой области», – говорит Пу, директор отдела фундаментальных и трансляционных исследований сердечно-сосудистой системы в Boston Children’s и член Гарвардского института стволовых клеток. "Попытки создать модель мыши традиционными методами не увенчались успехом."
Моделирование синдрома Барта у мышей
Однако недавно лаборатория группы Дугласа Стратди в Институте Битсона по исследованию рака в США.K. преодолели трудности и создали модели на животных с синдромом Барта.
В новой работе Пу, научный сотрудник Суя Ван, доктор философии, и его коллеги охарактеризовали этих «нокаутных» мышей, которые были двух типов. В одном случае ген TAZ был удален из клеток по всему телу; в другом, прямо в сердце.
Большинство мышей с делецией TAZ всего тела умерли до рождения, по-видимому, из-за слабости скелетных мышц.
Но некоторые выжили, и у этих мышей развилась прогрессирующая кардиомиопатия, при которой сердечная мышца увеличивается в размерах и теряет насосную способность. На их сердцах также были рубцы, и, как и у людей с дилатационной кардиомиопатией, левый желудочек сердца был расширен и тонкостен.
Мыши, у которых отсутствует ТАЗ только в сердечной ткани, которые все выжили до рождения, показали те же особенности. Электронная микроскопия показала, что ткань сердечной мышцы плохо организована, как и митохондрии внутри клеток.
Затем Пу, Ван и его коллеги использовали генную терапию для замены TAZ, вводя искусственно созданный вирус под кожу (у новорожденных мышей) или внутривенно (у старых мышей). Получавшие лечение мыши с делециями TAZ всего тела смогли дожить до взрослой жизни. Генная терапия TAZ также предотвращала сердечную дисфункцию и рубцевание при введении новорожденным мышам и обращала вспять установленную сердечную дисфункцию у старых мышей – независимо от того, были ли у мышей делеции TAZ во всем теле или только на сердце.
Получение гена
Дальнейшие испытания показали, что генная терапия TAZ обеспечивает длительное лечение кардиомиоцитов и клеток скелетных мышц животных, но только тогда, когда по крайней мере 70 процентов клеток сердечной мышцы поглощают ген.
Вот где проблема будет заключаться в том, чтобы донести результаты до людей. Простое увеличение дозы генной терапии не сработает: у крупных животных, таких как мы, большие дозы рискуют вызвать опасный воспалительный иммунный ответ.
Несколько доз генной терапии тоже не сработают.
«Проблема в том, что нейтрализующие антитела к вирусу вырабатываются после первой дозы», – говорит Пу. "Коррекция достаточного количества мышечных клеток у людей может быть проблемой."
Еще одна проблема – поддержание популяций генно-исправленных клеток. В то время как уровни скорректированного гена TAZ оставались довольно стабильными в сердцах обработанных мышей, они постепенно снижались в скелетных мышцах.
«Самый большой вывод заключался в том, что генная терапия была очень эффективной», – говорит Пу. «У нас есть некоторые вещи, о которых нужно подумать, чтобы максимизировать процент трансдукции мышечных клеток и убедиться, что генная терапия долговечна, особенно в скелетных мышцах."