Розроблено новий підхід до генної терапії ожиріння

Імунофлюоресцентна фотографія, що показує, що в штучно вирощеному шкірному трансплантаті збережена нормальна структура шкіри.

Група дослідників з Чиказького університету (University of Chicago) подолала труднощі, що обмежували генну терапію. Дослідники продемонстрували новий підхід з використанням трансплантації шкіри, який може допомогти в лікуванні багатьох людських захворювань.

Результати роботи були опубліковані в журналі Cell Stem Cell. Дослідження продемонструвало принципову можливість терапії двох надзвичайно поширених хвороб, цукрового діабету 2 типу та ожиріння, за допомогою шкірних трансплантатів.

"Нам вдалося вирішити деякі технічні складності і розробити схему пересадки шкіри від миші до миші. В експерименті використовувалися тварини зі збереженою імунною системою, - розповідає один з авторів дослідження Сяоян У(Xiaoyang Wu), доцент Відділення дослідження раку Бена Мея (Ben May Department for Cancer Research) Ми думаємо, що ця платформа має достатній потенціал, щоб привести до появи безпечної і надійної генної терапії для мишей і, як ми сподіваємося, з часом і для людей. У терапії будуть використовуватися відібрані і модифіковані клітини шкіри ".

Ще в 70-х рр. минулого століття лікарі навчилися збирати стовбурові клітини шкіри пацієнтів з обширними опіками, культивувати ці клітини в лабораторних умовах і потім використовувати вирощену в лабораторії тканину, щоб закрити і захистити раневі поверхні. Зараз цей підхід широко використовується, і система пересадки шкіри людей опрацьована набагато ретельніше, ніж аналогічні маніпуляції на мишах «
.Організм мишей менш зрілий, - пояснює У. - Нам знадобилося кілька років на оптимізацію 3D-системи культивації тканин».

У рамках нового дослідження вченим вперше вдалося показати, що штучно вирощений фрагмент шкіри може надовго прижитися на тілі звичайної миші зі збереженою імунною системою. Частка успішних трансплантацій склала більше 80%.

На цукровому діабеті дослідники сфокусувалися не випадково. Це поширене не шкірне захворювання, яке може бути виліковане за допомогою масованої доставки певних білків. Вчені вбудували ген глюкагоноподібного пептида-1 (glucagon-like peptide 1, GLP1), гормону, що стимулює вироблення інсуліну підшлунковою залозою. Додатковий інсулін видаляє надлишок глюкози з кровотоку, запобігаючи розвитку ускладнень цукрового діабету. GLP1 також уповільнює випорожнення шлунка і знижує апетит.

Використавши технологію CRISPR, дослідники модифікували ген GLP1 таким чином, щоб гормон довше зберігався в крові, а також приєднали до гену спеціальний промотор, що дозволив «вмикати» ген у міру необхідності за допомогою антибіотика доксицикліну. Ген вбудували в клітини шкіри і культивували ці клітини в лабораторних умовах. Отриманий фрагмент шкіри був пересаджений миші зі збереженою імунною системою, причому істотних ознак відторгнення після пересадки позначено не було.

Коли піддослідна тварина отримувала їжу з доксицикліном, у кров миші починали надходити дозозалежні кількості модифікованого GLP1, що призводило до збільшення концентрації інсуліну і зниження рівня глюкози в крові.

На наступному етапі експерименту мишей зі шкірними трансплантатами і звичайних мишей почали годувати їжею з високим вмістом жирів. Тварини з обох груп почали негайно набирати вагу і почали страждати ожирінням. Додавання ж доксицикліну до жирної їжі призвело до того, що процес набору ваги у мишей з експериментальної групи сповільнився. Експресія GLP1 також знизила рівень глюкози і зменшила резистентність до інсуліну. Миші з експериментальної (ліворуч) і контрольної (праворуч) груп. Видно, що тварина, яка отримала генну терапію, набрала істотно менше ваги.

«Загалом наші підсумки дозволяють припустити, що шкірна генна терапія з індукованою експресією GLP1 може бути використана для лікування і профілактики аліментарного ожиріння і йому подібних захворювань», - пишуть автори.

Коли людські клітини зі зміненим геномом були пересаджені мишам з пригніченою імунною системою, ефект лікування був таким же. На думку дослідників, це свідчить про те, що розроблена ними шкірна генна терапія може бути застосована в клінічній практиці для лікування багатьох захворювань. Зокрема, вчені сподіваються, що новий підхід здатний допомогти пацієнтам, у яких через генетичний дефект відсутній якийсь білок, наприклад, хворим, які страждають на гемофілію.

Важливо, що шкірна генна терапія - простий і зручний спосіб лікування. Шкіра - найбільший і легкодоступний орган людського тіла. За її станом легко стежити. Пересаджені клітини легко вилучити, якщо це необхідно. Клітини шкіри легко розмножуються в лабораторних умовах і легко трансплантуються, причому процедура відрізняється низькою вартістю і малою травматичністю.