Promyk nadziei dla osób chorych na zespół Ushera

Po latach podstawowych badań, naukowcy z Uniwersytetu Jana Gutenberga w Moguncji (JGU) są coraz bardziej w stanie zrozumieć mechanizmy leżące u podstaw zespołu Ushera, a także coraz bliżej znalezienia skutecznego podejścia do leczenia. Badacze z grupy choroby Ushera, prowadzonej przez profesora Uwe Wolfruma, oceniają dwie różne strategie, dotyczące zarówno naprawy mutacji genów oraz dezaktywacji wad genetycznych za pomocą przyrządów.

Na podstawie wyników uzyskanych do tej pory można stwierdzić, że obie opcje wydają się być obiecujące.

Zespół Ushera jest wrodzoną chorobą, która powoduje utratę słuchu i wzroku. Jest to najbardziej rozpowszechniona forma wrodzonej głuchoty i ślepoty, występująca u 1 na 6 000 osób. Osoby cierpiące na ten syndrom są znacznie upośledzone w życiu codziennym, ponieważ tracą możliwość korzystania z dwóch najważniejszych narządów zmysłów tj. uszy i oczy.

W najcięższych przypadkach, pacjenci rodzą się głusi i zaczynają tracić wzrok z powodu zwyrodnienia siatkówki w okresie dojrzewania, które prowadzi do całkowitej ślepoty.

Podczas gdy zrównoważenie utraty słuchu jest możliwe dzięki aparatom słuchowym i implantom ślimakowym, to żadna terapia nie była dotychczas dostępna dla stopniowej utraty wzroku. Naukowcy z Uniwersytetu w Moguncji podejmują się obecnie przedklinicznych badań translacyjnych, próbując znaleźć rozwiązanie tego problemu.

Badania przeprowadzone przez zespół doktor Kerstin Nagel-Wolfrum koncentrowały się na nonsensownej mutacji genu USH1C, który został określony jako przyczyna najcięższej postaci zespołu Ushera w niemieckich rodzinach. Mutacja ta jest "znakiem stopu" generowanym przez DNA, który powoduje przedwczesne zakończenie syntezy białek o nazwie Harmonina, kodowanych przez USH1C.

Zespół naukowców opublikował najnowsze wyniki badań w zakresie naprawy genów, jako ewentualnego leczenia zespołu Ushera w czerwcowym wydaniu okulistycznego czasopisma Investigative Opthalmology & Visual Science. Doktor Norze Overlack w czasie doktoratu udało się naprawić gen USH1C za pomocą molekularnych nożyc wygenerowanych przy pomocy tak zwanej techniki nukleazy z motywem palca cynkowego.

Używając jej, naukowcy najpierw zainicjowali rozszczepienie podwójnej sekwencji DNA w miejscu mutacji generującej chorobą. Nacięcie chirurgiczne na poziomie molekularnym zostało następnie naprawione przez mechanizm własnej naprawy komórek w postaci homologicznej rekombinacji oraz wprowadzenie w niezmutowany USH1C sekwencji DNA.

Sekwencja zmutowanego genu została zatem zastąpiona niezmutowaną sekwencją. Skuteczność techniki nukleazy z motywem palca cynkowego w odniesieniu do naprawy genetycznej została wykazana na modelu kultur bakterii zarówno na poziomie białka, jak i genomu.

Zespół badaczy opublikował niedawno w czasopiśmie EMBO Molecular Medicine najnowsze wyniki farmako-genetycznego podejścia do leczenia chorych na zespół Ushera z nonsensowną mutacją. W tym przypadku, doktor Tobias Goldman wraz ze swoimi współpracownikami, porównał różne cząsteczki, które mogą indukować odczytywanie "znaku stopu", co zatem prowadzi do normalnej syntezy białka.

Ponadto, badacze ocenili biokompatybilność siatkówki poszczególnych cząsteczek. Badanie było skupione na PTC124 (Ataluren®) oraz „zaprojektowanych” aminoglikozydach. Te ostatnie pochodziły z klinicznie przetestowanych antybiotyków i zostały zmodyfikowane przez profesora Timora Bassova z Techniconu w Hajfie (Izrael) po to, by poprawić ich zdolność do odczytu mutacji i zmniejszyć toksyczność.

Naukowcom z Moguncji udało się użyć jednej z pierwszych generacji zaprojektowanych aminoglikozydów do odczytu nonsensownej mutacji genu USH1C.

Byliby oni teraz w stanie wykazać, że PTC124 (Ataluren®) i w szczególności druga generacja aminoglikozydów (NB54) mogłaby indukować odczyt "znaku stopu" w mutacji genu USH1C. Oznaczałoby to kontynuację syntezy białek tak, że aktywny produkt genu byłby syntetyzowany w kulturach komórki i narządów.

Obie substancje czynne, PTC124 i NB54, ogólnie polepszyły skuteczność odczytu i wykazały tolerancję u myszy i w kulturach ludzkiej siatkówki w porównaniu z klinicznie testowanymi antybiotykami. Zespół udokumentował także z powodzeniem odczyt mutacji in vivo na modelu myszy.

Doktor Kerstin Nagel-Wolfrum wyjaśnia, że ich strategie leczenia oparte na genie obejmują zarówno naprawę genów, jak i terapię odczytu, reprezentując cenną i obiecującą alternatywę dla wirusowego genu oraz że mogą być obecnie jedyną formą terapii dla rozległych i bogatych w izoformy genów USH.

Naukowcy mają nadzieję, że ta alternatywa przyczyni się w znacznym stopniu do leczenia zarówno pacjentów z zespołem Ushera, jak i tych z poważnymi schorzeniami genetycznymi siatkówki oraz innymi zaburzeniami genetycznymi.

Oprócz kontynuacji przedklinicznych badań z użyciem substancji czynnych, grupa badawcza Usher z Moguncji planuje uczynić tę nową formę leczenia zespołu Ushera dostępną dla pacjentów możliwie jak najszybciej.

Translacyjne badanie biomedyczne w leczeniu zespołu Ushera zostało przeprowadzone dzięki pomocy finansowej ze strony EU-FP7 projekt SYSCILIA, fundacji FAUNA oraz Fundacji Walki ze Ślepotą (FFB). Dwoje z zaangażowanych w badanie doktorantów było asystentami i współpracownikami w Grupie Trenującej Badanie 1044: „Rozwojowe i wywołane chorobami modyfikacje układu nerwowego”, wspieranej przez Niemiecką Fundację Badań. Prace naukowców nad zespołem Ushera są zebrane w Jednostce Badań Translacyjnych Neurologii (FTN) na Uniwersytecie Jana Gutenberga w Moguncji.