«12 месяцев». Врожденный амавроз Лебера. Часть первая

Амавроз зрительного нерва Лебера - это группа тяжелых наследственных дистрофий сетчатки с ранним началом, которые проявляются прогрессирующим ухудшением зрения и слепотой. Частота встречаемости заболевания колеблется от 1:33000 во всем мире и 1:81000 в Северной Америке. Клинические признаки заболевания проявляются на первом году жизни. Родители замечают отсутствие фиксации взгляда у ребенка, нистагм, отсутствие реакции зрачка на свет и постоянное надавливание, и трение глаз костяшками пальцев (так называемый симптом Франческетти) Полная потеря зрения, как правило, наступает к 10 годам или подростковому возрасту. Врожденный амавроз Лебера составляет более 5% унаследованных заболеваний сетчатки и до 20% слепых детей, обучающихся в специализированных образовательных учреждениях, страдают им. Заболевание носит генетический характер - то есть его причиной является неправильная работа генов. О том, что заболевание передается по наследству, предполагал ещё сам Лебер. В дальнейшем его предположения подтвердились.

В 1957 году шведский психиатр Карл-Генри Альстрём предположил, что описанная Лебером слепота наследуется аутосомно-рецессивно. В 1992 году Олаф Рисс с коллегами подтвердили аутосомно-рецессивный характер наследования заболевания. Что означает аутосомно-рецессивный тип наследования? Мутантный ген расположен не в половых хромосомах (не в X, и не в У), носителями мутантного гена являются оба родителя, клинические признаки заболевания у них, вероятно, отсутствуют. При зачатии у них есть 25% риск (встречаются два мутантных аллеля от папы и от мамы) рождения ребенка с заболеванием, например таким, как амовроз Лебера (рис.2).

В 1995 году Аньес Камузат с коллегами картировали ген, ответственный за развитие амавроза Лебера, на коротком плече 17-й хромосомы (17p13.), они его обозначали как LCА1. На сегодняшний день идентифицировано как минимум 400 мутаций в 25 генах, приводящих к врожденому амаврозу Лебера. Мутации в этих генах обнаруживаются у 70-80% пациентов. Выделяют 19 типов амавроза Лебера по типу обнаруженной мутации и им присваиваются порядковые номера от LCA1 до LCA19. Наиболее распространенным (5-10% случаев амавроза Лебера), хорошо изученным с молекулярной точки зрения и имеющий генетическую терапию является второй тип – LCA2, при этом типе происходит мутация в гене RPE65.

Основная причина (патогенез, как говорят ученые) амавроза Лебера заключается в нарушении метаболизма в особых светочувствительных клетках глаза – палочках и колбочках, которые преобразуют световой импульс в нервный сигнал, воспринимаемый головным мозгом. При мутациях эти светочувствительные клетки погибают и перестают преобразовать сигнал, что ведет к прогрессирующей потере зрения. Лучше всего изучен патогенетический механизм при мутации в гене RPE65. При этой мутации мы видим дефицит или полное отсутствие фермента, который поддерживает зрительный цикл путем восстановления транс-ретиноловых сложных эфиров до 11-цис-ретинола. Без фермента это превращение не происходит, разрывается цепочка последовательных химических реакций, которые необходимы для зрительного восприятия.

Современная диагностика и постановка диагноза врожденного амавроза Лебера основана на стандартных офтальмологических методах обследования и специальных, таких как электрофизиологическое исследование, исследование полей зрения и оптической когеретной томографии. Также необходимо собрать подробный анамнез, узнать семейную историю заболевания и провести генетическое тестирование. Зачем проводить генетическое тестирование? Знание точной мутации может кардинально изменить лечение, ведь амавроз Лебера одно из немногих заболеваний для которого разработана генная терапия. Что такое генная терапия? Упрощенно, это исправление мутантного гена, из-за которого возникло заболевание и это единственный метод лечения, влияющий на причину заболевания. До разработки генной терапии все лечение сводилось к поддерживающим методам, позволяющие слабовидящим детям адаптироваться к окружающему миру. Но особенности строения и расположения глаза позволили ему стать одним из основных органов-мишеней для разработки генной терапии.

Почему глаза идеально подходят для генной терапии? Есть ряд причин: 1) глаза являются легкодоступным органом для проведения манипуляций, в отличие от, например, печени или мышц; 2) сравнительно небольшое количество клеток, в которых нужно исправить ген; 3) наличие гемато-ретинального барьера, который позволяет ограничить распространение генной терапии вне глаза и снизить вероятность иммунного ответа, который может возникнуть из-за лечения.

В 2017 году одно из самых влиятельных агентств в мире - управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration, FDA) одобрило первый в мире препарат для лечения наследственных заболеваний сетчатки – Luxturna (Люкстурна). Он предназначен для лечения людей с мутацией в гене RPE65, функцию которого мы разбирали выше. Механизм действия препарата Люкстурна заключается в доставке нормальной копии гена RPE65 непосредственно в клетки сетчатки с помощью инъекции под сетчатку каждого глаза. Для доставки нормального человеческого гена RPE65 в клетки сетчатки используется специальный курьер - природный адено-ассоциированный вирус, его называют вектором (Adeno-associated dependoparvovirus, AAV). Доставленный ген начинает производить фермент, необходимый для зрительного цикла. Разработка препарата велась с 1995 года. Первые доклинические испытания проводились на собаках, которые страдали ранними и тяжелым нарушениями зрения и имели мутацию в обеих копиях гена RPE65. Эти исследования показали, что вводимая генно-инженерная конструкция не токсична, приводит к значительному улучшению зрения и останавливает гибель светочувствительных клеток. Дальше клинические испытания проводились на людях (рис.3) (о том, что такое клинические исследования и их фазы, можно прочитать тут)

Обязательное условие для терапии – это сохранность фоторецепторов (светочувствительных клеток), так как данный препарат не может заново «построить» новые палочки и колбочки, он может поддерживать зрительный цикл в сохранившихся клетках. Основные побочные эффекты у данного лечения - боль и отечность глаз, катаракта и повышение внутриглазного давления. После лечения, один из участников клинических испытаний - старшеклассник Кристиан Гуардино, так описывал сове состояние: «моя жизнь намного улучшилась», а его мать Бет Гуардино дополнила: «теперь он может выходить на улицу в сумерки, чего не мог раньше, и он впервые увидел звезды. И он может читать мое выражение лица и знать, счастлива я или нет».

Несмотря на то, что уже одобрен один препарат для лечения амавроза Лебера, продолжаются идти разработки и клинические испытания других препаратов, которые пытаются исправить мутации в других генах, а не только в RPE65. Сегодня на третьей фазе клинических испытаний находится препарат Сепофарсен (QR-110) для лечения амавроза Леберта 10 типа, вызванный мутацией в гене фоторецептора CEP290. Действие этого препарата основано на доставке в стекловидное тело антисмысловых олигонуклеотидов РНК, направленных на интронную (интроны - участки ДНК, копии которых удаляются из первичного транскрипта и отсутствуют в зрелой РНК) мутацию гена CEP290, которая приводит к аномальному сплайсингу (процессу создания «зрелой» РНК, с который будет считываться информация о белке). и появлению не функционального белка. Олигонуклеотиды действуют на уровне РНК, управляя нормальным сплайсингом мутировавших пре-мРНК. Другой перспективный препарат, находящийся на второй фазе клинических испытаний - EDIT-101, использующий технологию «молекулярных ножниц» - CRISPR-Cas9. Они вырезают интронную мутацию в гене фоторецептора CEP290, восстанавливая нормальный сплайсинг и продукцию функционального белка (рис.4).

В 2016 году в России создана межрегиональная общественная организация – «Чтобы видеть». Ее цель - помощь детям и взрослым с различными наследственными заболеваниями сетчатки, приводящими к сильному ухудшению зрения, вплоть до слабовидения. На портале представлена информация по заболеваниям, возможностям их диагностики и терапии, а также размещена информация по устройству быта и вспомогательным средствам, которые могут облегчить жизнь слабовидящим людям.

Текст: Анастасия Кадыкова

Литература:

1. Leber T. Ueber Retinitis pigmentosa und angeborene Amaurose. Albrecht von Graefes Arch. Ophthal. 1869; 15: 1-25.
2. Leber T. Uber hereditare und congenital-angelegte Sehnervenleiden. Arch Ophthalmol. 1871;17:249-91.
3. И.О. Мазунин, Н.В. Володько. Наследственная оптическая нейропатия Лебера. Вестник офтальмологии. 2018; 2: 92-6.
4. https://de.wikipedia.org/wiki/Theodor_Leber
5. Den Hollander A. I., Roepman R., Koenekoop R. K. et al. Leber congenital amaurosis: Genes, proteins and disease mechanisms. , 2008; 27(4), 391–419. doi:10.1016/j.preteyeres.2008.05.003.
6. Ash J. D., Anderson R. E., LaVail M. M et al. Retinal Degenerative Diseases. A Mini-Review: Leber Congenital Amaurosis: Identification of Disease-Causing Variants and Personalised Therapies. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2018. doi:10.1007/978-3-319-75402-4_32.
7. Koenekoop R. K., Lopez I., den Hollander A. I, et al. Genetic testing for retinal dystrophies and dysfunctions: Benefits, dilemmas and solutions. Clin Experiment Ophthalmol. 2007;35(5):473–485.
8. Koenekoop R.K. An overview of Leber congenital amaurosis: a model to understand human retinal development. Surv Ophthalmol. 2004;49(4):379–98.
9. Alstrom C. H. Heredo-retinopathia congenitalis monohybrida recessiva autosomalis: a genetical-statistical study in clinical collaboration with Olof Olson. Hereditas. 1957; 43: 1-178.
10. Riess O., Weber B., Noeremolle A. et al. Linkage studies and mutation analysis of the PDEB gene in 23 families with Leber congenital amaurosis. Hum. Mutat. 1992: 1: 478-485. doi: 10.1002/humu.1380010605.
11. Camuzat A., Dollfus H., Rozet J.-M. et al. A gene for Leber's congenital amaurosis maps to chromosome 17p. Human Molecular Genetics. 1995; 4(8): 1447–52. doi:10.1093/hmg/4.8.1447
12. Yi Z., Ouyang J., Sun W.et al. Biallelic mutations in USP45, encoding a deubiquitinating enzyme, are associated with Leber congenital amaurosis. J. Med. Genet. 2019; 56: 325-31.
13. Kumaran N., Smith A. J., Michaelides M. et al. Gene therapy for Leber congenital amaurosis. Expert Review of Ophthalmology. 2018; 13(1), 11–15. doi:10.1080/17469899.2018.1429916.
14. Miraldi U., Virginia C., Razek G. et al. Gene therapy for RPE65-related retinal disease. Ophthalmic Genetics. 2018. doi:10.1080/13816810.2018.1533027 .
15. Ducloyer J.-B., Le Meur G., Cronin T. et al. La thérapie génique des rétinites pigmentaires héréditaires. Med Sci (Paris). 2020; 36(6-7), 607–15. doi:10.1051/medsci/2020095.
16. Wei C.,Ting-Yi L., Yun-Chia C. et al. An Update on Gene Therapy for Inherited Retinal Dystrophy: Experience in Leber Congenital Amaurosis Clinical Trials. Int J Mol Sci. 2021; 22(9): 4534. doi: 10.3390/ijms22094534.
17. Acland G.M., Aguirre G. D., Ray J. et al. Gene therapy restores vision in a canine model of childhood blindness. Nat. Genet. 2001 May;28(1):92-5. doi: 10.1038/ng0501-92.
18. https://www.washingtonpost.com/news/to-your-health/wp/2017/12/18/fda-approves-first-gene-therapy-for-an-inherited-disease-childhood-blindness/
19. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03872479
20. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03913143
21. https://looktosee.ru/