Благотворительный фонд «Острова»

дышать и жить!

|

Перспективы таргетной терапии муковисцидоза в России. Исследование на кишечных органоидах

Опубликовано окт 08, 2020

Наука разворачивает перед пациентами с муковисцидозом обнадеживающие перспективы. С 2016 года в мировую практику лечения муковисцидоза вошла патогенетическая (таргетная) терапия, которая действует напрямую на «поломанный» ген или дефектный белок, который является продуктом этого гена. Это означает возможность смягчать причину развития болезни вместо того, чтобы пожизненно бороться с ее последствиями. Вопрос о закупке таргетных препаратов для россиян в настоящий момент рассматривается Минздравом.

Хотя речь идет об одном неисправном гене, вариантов его «поломки» существует множество. Именно поэтому невозможно предложить пациентам с муковисцидозом какой-то один препарат, который гарантированно подойдет всем. Лечение подбирается индивидуально. В случае редких мутаций, которые не описаны в инструкции к лекарству, необходимо оценить возможную эффективность препарата для каждого человека.

Первая часть исследования прошла в 2018-2019 гг. по государственному заданию на базе «Медико-генетического научного центра им. академика Н.П. Бочкова». Она охватила 20 человек с редкими мутациями и мутациями, распространенными только в РФ. Для продолжения исследовательской работы благотворительный фонд «Острова» выделил специальный грант.

Как известно, причиной муковисцидоза является недостаточный синтез или неправильная работа особого белка — CFTR. Этот белок обеспечивает проницаемость мембраны эпителиальных клеток организма для ионов хлора. За его выработку и правильную работу в организме отвечает одноименный ген. Если в этом гене наблюдается ошибка, белок либо не производится в нужном количестве, либо работает неправильно.

Для коррекции работы неисправного белка CFTR в лабораториях США были синтезированы и отобраны специальные химические соединения, доказавшие свою эффективность — потенциаторы и корректоры (CFTR-модуляторы, таргетные препараты). Одни из них увеличивают скорость активации белка CFTR, другие способствуют его стабильности и переносу на клеточную мембрану, и по отдельности или в комбинации входят в состав таких зарегистрированных препаратов для лечения муковисцидоза как «Калидеко», «Оркамби», «Симдеко» и «Трикафта».

Однако патологических вариантов гена CFTR существует множество. Всего ученые насчитывают более 2000 возможных его мутаций, а у российских пациентов на данный момент выявлено 210 патогенных вариантов гена, которые нарушают образование нормального белка. Одни мутации встречаются чаще, другие единичны, при этом некоторые характерны лишь для нашей страны и не описаны в инструкциях к существующим таргетным препаратам. Без соответствующих исследований нельзя с уверенностью сказать, как именно подействует лечебный препарат на белок CFTR с конкретной ошибкой, и какой именно из имеющихся препаратов будет наиболее эффективен для ее исправления.

Специально для таких исследований несколько лет назад в Нидерландах был разработан лабораторный тест, позволяющий оценить эффективность таргетных препаратов для лечения конкретных пациентов, в том числе с редкими и единичными генетическими вариантами CFTR. Этот тест основан на получении органоидов из собственных клеток пациента.

Кишечные органоиды — это трехмерные культуры клеток, выращенные в лабораторных условиях из взятого у пациента образца кишечных тканей. Таким образом, они несут в себе уникальную генетическую информацию пациента, в том числе его конкретную вариацию гена CFTR. Органоиды являются замкнутыми структурами с внутренней полостью. Размеры этой полости у органоидов с нерабочим белком CFTR сильно уменьшены.

Выращенные из клеток пациента органоиды обрабатывают таргетными препаратами в сочетании со специальным веществом — форсколином. В норме форсколин стимулирует органоиды впитывать жидкость из внешней среды. Однако при недостатке или неправильной работе белка CTFR транспорт жидкости во внутреннюю полость органоидов не происходит, и они не изменяются в размерах. Если же после обработки таргетным препаратом белок начинает нормально синтезироваться и правильно работать, обеспечивая проницаемость клеточной мембраны, то органоиды заметно разбухают, увеличиваясь в размере. По наглядному изменению их размеров под действием препарата ученые оценивают его эффективность для конкретной мутации CFTR.

Исследование на базе «Медико-генетического научного центра имени академика Н. П. Бочкова» проводится для оценки влияния таргетных препаратов на модели органоидов с генетическими мутациями CFTR, характерными для России и редко встречающимися в европейских и североамериканских популяциях. На первом этапе проекта исследователям удалось получить стабильные культуры кишечных органоидов и оценить влияние самых популярных препаратов (потенциатора ивакафтора и корректора люмакафтора, а также их сочетания) на активность белка CFTR для трех пациентов.

Поскольку за единым диагнозом «муковисцидоз» скрывается множество мельчайших, но ключевых отличий на генетическом уровне, невозможно предложить всем пациентам единое эффективное для всех лечение. Это подтвердили и первые результаты исследования.

На органоидах, полученных из клеток кишечника одного пациента, оба тестируемых препарата показали желаемый результат, а наибольшего эффекта удалось добиться при их комбинированном использовании (такой комбинированный препарат носит коммерческое название «Оркамби»). Для другого пациента действенным оказался лишь один препарат из двух, на основании чего врачи делают вывод об эффективности лечения монопрепаратом «Калидеко». Культура кишечных органоидов от третьего пациента оказалась нечувствительна ни к «Калидеко», ни к «Оркамби»: этот тип мутации, по всей видимости, не поддается коррекции использованными в исследовании таргетными средствами.

Научные изыскания в данной области будут продолжаться. Всего в рамках данного проекта предполагается забор материала и получение персональных органоидов для 10 человек, с редкими мутациями, которые не указаны в общей инструкции для препаратов. Несомненно, уже в скором будущем первые российские пациенты с диагнозом муковисцидоз смогут получить таргетное лечение. Интенсивное развитие этого направления терапии муковисцидоза во всем мире дает надежду: в перспективе такое лечение должно стать доступно каждому.

1)    Микрофотография культуры кишечных органоидов на второй день после пересева. Неправильная (не сферическая) форма органоидов является маркером нарушения функции CFTR.

Второй день

2)    Микрофотография культуры кишечных органоидов на седьмой день после пересева

седьмой день

3) Флуоресцентные микрофотографии кишечных органоидов до обработки (верхний снимок) и после часа воздействия (нижний снимок) форсколином и ивакафтором. Набухание органоидов указывает на восстановление функции канала CFTR.

1

3