Белок дистрофин оказывает жизненно важную поддержку мышечным волокнам. Мутации, влияющие на экспрессию дистрофина, вызывают мышечную дистрофию, вызывающую истощение мышц. При мышечной дистрофии Дюшенна (МДД) эти мутации принимают форму небольших изменений последовательности, которые делают большую часть гена дистрофина (МДД) непереводимой, приводя к нефункциональному белку или отсутствию белка вообще.
Терапия, основанная на стратегии, известной как «пропуск экзона», может нейтрализовать ущерб от этих мутаций. Разработка таких методов лечения будет ускоряться благодаря исследованиям, проведенным группой под руководством Кенга Буна Ви из Института высокопроизводительных вычислений A * STAR и Захариаса Прамоно из Национального центра кожи в Сингапуре.
Белки транслируются из транскриптов генов информационной РНК; однако только определенные участки РНК, известные как экзоны, на самом деле кодируют белок, и они ферментативно сплайсируются вместе перед трансляцией. Несколько клинических исследований продемонстрировали, что небольшие молекулы «антисмыслового олигонуклеотида» (AON), которые связывают мутировавшие экзоны DMD, могут индуцировать устранение этих дефектных экзонов во время сплайсинга, давая более короткие, но в основном функциональные версии дистрофина. "Мы осторожно оптимистично настроены в отношении того, что пропуск экзонов, вызванный AON, может быть первым эффективным методом лечения пациентов с МДД," говорит Ви.
К сожалению, МДД возникает в результате множества различных мутаций, и целенаправленное проектирование АОН остается трудоемким процессом, методом проб и ошибок. Чтобы решить эту проблему, Ви и Прамоно попытались определить характеристики AON, которые эффективно способствуют пропуску экзонов. Они использовали вычислительный анализ для увеличения экзонных последовательностей, которые координируют сплайсинг. Они также идентифицировали участки подходящей длины в транскриптах РНК дистрофина, которые охватывают эти последовательности и будут доступны для AON в живых клетках.
Таким образом, исследователи разработали набор руководящих принципов, позволяющих им эффективно создавать АОН, нацеленные на девять различных экзонов, пораженных у пациентов с МДД. Для каждого экзона по крайней мере один AON оказался способным повышать экспрессию дистрофина до клинически значимых пороговых значений в культивируемых мышечных клетках (см. Изображение). "Предложенный нами набор факторов привел к разумному уровню успеха в разработке эффективных AON – 61% против 38% с использованием полуэмпирических методов," говорит Ви. Клинические исследования уже продемонстрировали перспективность эффективного пропуска экзонов при лечении пациентов с МДД.
Ви отмечает, что другие заболевания, возникающие из-за аномального процессинга РНК, также могут выиграть от этого подхода. Тем не менее, его команда также изучает этот метод как общую стратегию прекращения производства болезнетворных белков при раке и других состояниях. "В отличие от низкомолекулярных препаратов-ингибиторов, которые могут воздействовать только на около 10% генома человека, этот подход может подавлять регуляцию большинства генов человека," Ви говорит.