Дослідники шляхом введення копії гена, що кодує фермент глюкоцереброзідазу, в мозок ще не народжених миш змогли запобігти розвитку у модельних тварин важкого спадкового нейродегенеративного захворювання - різновиду хвороби Гоше. Крім того, автори статті, опублікованої в, на стадії доклінічних випробувань відпрацювали технологію введення препарату в мозок плоду на мавпах.
Хвороба Гоше характеризується нестачею в клітинах ферменту глюкоцереброзідази, який кодується геном, при цьому в тканинах накопичуються речовини ліпідної природи, зокрема, глюкоцереброзид (глюкозилцерамід). У помірній формі це призводить до збільшення печінки і селезінки, слабкості кісток. У важкій нейронопатичній формі, яка зустрічається з частотою один на сто тисяч новонароджених, накопичення ліпідів зачіпає головний мозок, тому симптоми захворювання включають в себе нейродегенерацію, затримку розвитку, судоми та інші проблеми неврологічного характеру.
Найчастіше недостатність ферменту обумовлена мутацією в гені, і є вродженою. Якщо легкі і помірні форми хвороби Гоше лікуються замісною терапією з введенням ферменту, при нейронопатичному різновиді хвороби це не допомагає, оскільки фермент не проникає через гематоенцефалічний бар'єр, що захищає мозок. При цьому дана форма захворювання розвивається вже в ранньому немовляті.
Дослідники з Університетського коледжу Лондона успішно випробували на мишачій моделі лікування нейронопатичної хвороби Гоше за допомогою генної терапії ще на стадії плоду. Для цього копію гена у складі вірусного вектора ввели в мозок ембріона в утробі матері за допомогою апарату УЗД. Таким способом нейродегенерації у тварин значною мірою вдалося запобігти.
Для того щоб отримати модельних тварин з хворобою Гоше, дослідники вивели лінію мишей з контрольованою експресією гена в мозку, яку в певний момент вимикали шляхом вирізання гена. Видалення призводило до швидкого розвитку запалення мозку і загибелі нейронів у його певних відділах.
Для відновлення експресії в мозок плоду ввели людський ген у складі адено-асоційованого вірусу, попередньо відпрацювавши технологію з геном зеленого флуоресцентного білка. У народжених мишат детектували активність глюкоцереброзідази в крові, вони нормально розвивалися і за поведінкою нічим не відрізнялися від контрольних здорових мишат. Аналіз тканин мозку в місячному віці показав, що на відміну від тварин, яких не лікували, запалення мозку і супутня нейродегенерація у мишей істотно зменшилася.
Довгострокове спостереження за піддослідними мишами показало, що вони зберігають активність і здатні до розмноження (у потомства при цьому симптоми хвороби збереглися). Однак, незважаючи на істотне полегшення перебігу захворювання і нормальну активність ферменту, поведінкові та молекулярні тести в дорослому віці показали, що повністю повернути фенотип тварин до нормального не вдалося.
Дослідники також спробували застосувати генну терапію на більш пізніх стадіях розвитку і ввели вектор новонародженим мишатам в мозок або більш високу дозу препарату внутрішньовенно. Незважаючи на те, що до двомісячного віку мишата розвивалися майже нормально, у разі внутрішньовенного введення гена у них спостерігалася значна нейродегенерація. Натомість, порівняно з інтракраніальною ін'єкцією, внутрішньовенне введення гена нормалізувало роботу більшості внутрішніх органів.
Крім експериментів на мишах, автори роботи перевірили технологію введення препарату в плід на мавпах, для чого ввели за допомогою ультразвукового апарату вірусні частинки з геном зеленого флуоресцентного білка в шлуночок мозку двом плодам макаки, чиї матері перебували на середніх термінах вагітності. Новонароджені мавпи розвивалися нормально, і в їх мозку спостерігалася експресія зеленого білка.
Таким чином, автори роботи зробили висновок, що доставка гена в центральну нервову систему на ранніх стадіях розвитку шляхом єдиної ін'єкції в мозок плоду добре підходить для лікування спадкових нейродегенеративних захворювань з раннім початком, як у випадку з нейронопатичною хворобою Гоше. Однак для застосування на людині ця технологія вимагає також ефективної ранньої діагностики спадкових захворювань.
Лікування ферментативної недостатності за допомогою генної терапії успішно зарекомендувало себе в разі гемофілії. Введення вірусного вектора з геном надактивного фактора згортання крові IX в ході клінічних випробувань позбавило декількох пацієнтів від потреби в замісній терапії.