Редактирование РНК набирает обороты — сможет ли оно преодолеть ограничения редактирования генов CRISPR?

В последнее время редактирование РНК добилось значительных успехов как более безопасная альтернатива редактированию генов при лечении ряда генетических заболеваний. В декабре 2023 года пациентам ввели исследуемый препарат в первом клиническом испытании кандидата для редактирования РНК — это важное достижение может стать отправной точкой для роста этой области в ближайшие месяцы.

Зачем мы редактируем гены или продукты генов?

Редактирование генов (ДНК) или их продукта — РНК — потенциально позволяет лечить заболевания, вызванные генетическими нарушениями, поскольку эти методы могут исправлять дефектные гены. Редактирование РНК способно временно менять экспрессию генов без постоянного изменения ДНК, что может помочь избежать нежелательных необратимых побочных эффектов. Эти технологии могут предложить новые методы лечения, особенно для редких генетических заболеваний, трудно поддающихся терапии. Кроме того, подходы к редактированию генов и РНК воздействуют на основу заболевания, устраняя его причины, а не симптомы и жалобы, что может обеспечить более эффективные и длительные решения.

Что именно представляет собой редактирование РНК и чем оно отличается от редактирования ДНК?

И редактирование ДНК, и редактирование РНК направлены на изменение структуры или количества белка. Однако, в отличие от редактирования ДНК, редактирование РНК позволяет учёным изменять молекулы, несущие инструкции для производства белков, не меняя исходный код ДНК.

Одно из главных преимуществ редактирования РНК — временный характер его действия. Хотя редактирование ДНК рассматривается как инструмент, который при ошибках может вызывать «внецелевые эффекты», например, исследование, опубликованное в журнале Cell , показало, что система CRISPR-Cas9, разработанная для исправления мутации, разрезала и вновь соединяла нити ДНК не в том месте либо более чем в половине случаев не обеспечивала восстановление, что приводило к потере хромосом. В отличие от этого, РНК — менее проблемная мишень. Генетические изменения, внесённые в короткоживущую РНК, можно остановить или обратить, поскольку клетки постоянно производят новые копии РНК; такие изменения не закрепляются навсегда в ДНК клетки. Потенциально это делает редактирование РНК более безопасным вариантом по сравнению с редактированием ДНК.

Кроме того, редактирование РНК проще редактирования ДНК. Для CRISPR необходимо доставить не только громоздкие молекулярные машины из бактериальных белков, разрезающих гены, но и молекулу РНК, направляющую редактирование. С другой стороны, препараты для редактирования РНК могут не нуждаться в доставке в ткани с помощью липидных наночастиц или вирусных векторов. Например, ведущая компания в области редактирования РНК Wave Life Sciences использует короткие олигонуклеотиды для редактирования РНК, химически модифицированные N-ацетилгалактозамином (GalNAc) для облегчения доставки. Преимущество заключается в том, что связанные с GalNAc олигонуклеотиды, в отличие от систем редактирования ДНК, могут нацеливаться на РНК, которая будет поглощена клетками.

Однако, как объяснил инженер по геному Sangamo Therapeutics Gregory Davis в интервью Drug Discovery News, редактирование ДНК означает изменение хромосом — основы генетического материала клетки, и поскольку в каждой клетке есть лишь две копии, такое редактирование обычно можно выполнить однократно. Редактирование РНК, напротив, нацелено на молекулы РНК — копии ДНК, используемые для производства белков, причём в клетке может быть множество их копий. Поэтому при редактировании РНК мишенями становится гораздо больше молекул, что может сделать процесс более трудным и сложным по сравнению с редактированием ДНК. Gregory Davis говорит: «CRISPR, вероятно, даёт нам преимущество в виде меньших доз и более эффективного нацеливания препарата. При редактировании РНК у вас гораздо больше мишеней, на которые необходимо воздействовать.»

Davis отмечает, что длительная активность редакторов РНК несёт риск нежелательных постоянных побочных эффектов, аналогичных возникающим при редактировании ДНК. Редактирование ДНК вносит постоянные изменения в гены, и эти изменения могут передаваться следующим поколениям. Но если редакторы РНК остаются активными долгое время и воздействуют на непредусмотренные участки, это также может привести к нежелательным последствиям, как при редактировании ДНК. Иными словами, продолжительное действие редактора РНК в неправильном месте способно вызвать проблемы, сходные с внецелевыми эффектами редактирования ДНК.

По словам Davis, если ферменты, используемые для редактирования РНК, должны долго оставаться в организме, это может влиять на иммунную систему. Ферменты, изменяющие нуклеиновые кислоты, могут восприниматься иммунной системой как чужеродные и вызывать нежелательные иммунные реакции.

Однако следует помнить: редактирование РНК лишь недавно начали испытывать в клинических исследованиях у людей, и по мере того как всё больше компаний разрабатывают инновационные подходы, эти проблемы потенциально могут быть решены.

Wave Life Sciences начинает клиническое испытание своего первого кандидата для редактирования РНК WVE-006

В сентябре 2023 года Wave Life Sciences подала заявку на клиническое испытание кандидата для редактирования РНК WVE-006. Заявка была одобрена, и теперь в Великобритании началось это исследование по определению дозы: впервые кандидат для редактирования РНК дошёл до клинических испытаний.

WVE-006 — синтетическая молекула РНК, использующая для редактирования РНК человеческий фермент аденозиндезаминазу, или ADAR. Она предназначена для потенциального лечения наследственного генетического нарушения, известного как дефицит альфа-1-антитрипсина (AATD) , которое обычно возникает вследствие точечной мутации G в A в гене SERPINA1 (аллель Z). Эта мутация приводит к заболеванию лёгких из-за недостаточного уровня циркулирующего белка M-AAT.

Таким образом, у пациентов с AATD WVE-006 направлен на исправление однонуклеотидной мутации в мРНК, кодируемой аллелем Z гена SERPINA1, чтобы восстановить функциональный белок M-AAT и его циркуляцию, предотвратить повреждение печени и защитить лёгкие.

В 2024 году Wave планирует представить данные, демонстрирующие эффективность и механизм действия терапии редактирования РНК у людей с AATD. Начало этого испытания стало первым этапом сотрудничества Wave с GSK, благодаря которому компания по редактированию РНК получила выплату в размере 20 миллионов долларов. В рамках сотрудничества Wave может получить в общей сложности до 505 миллионов долларов дополнительных выплат за этапы разработки, вывода на рынок и продаж, а также ступенчатые роялти от чистых продаж.

Ascidian Therapeutics получила разрешение FDA на первое клиническое испытание редактирования РНК в США

Недавно произошло ещё одно важное событие в области редактирования РНК: биотехнологическая компания Ascidian Therapeutics из Бостона получила разрешение Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA) на начало первого в США клинического испытания редактирования РНК. И хотя Wave, подобно большинству компаний, разрабатывающих терапию редактирования РНК, использует ADAR для редактирования ДНК, исследование Ascidian станет первым испытанием редактирования «экзонов » у пациентов.

Ascidian заимствует и своё название, и технологию у морских губок — обитающих в море организмов, являющихся примитивными предками позвоночных. При переходе от личинок к взрослой форме асцидии фактически перестраивают небольшие участки кода РНК, называемые экзонами. Вдохновившись этим примером, Ascidian вмешивается в процесс сплайсинга с помощью синтетической молекулы РНК, побуждающей клетку заменить набор дефектных экзонов исправленной копией. В недавнем сообщении Endpoints генеральный директор Ascidian Michael Ehlers заявил, что, заменив первые 22 из 50 экзонов гена ABCA4, компания, по его мнению, сможет лечить примерно 60%–70% пациентов.

Разрабатываемый Ascidian кандидат ACDN-01 — единственная терапия на клинической стадии, направленная на генетические причины болезни Штаргардта. Болезнь Штаргардта — редкое генетическое заболевание, при котором накопление жира в макулярной области глаза приводит к потере зрения; оно связано с более чем 1000 мутациями гена ABCA4. Из-за большого размера гена ABCA4 и разнообразия мутаций стандартные методы замены генов или редактирования оснований оказываются недостаточными для лечения этого заболевания. Поэтому редактирование РНК рассматривается как подход со значительным потенциалом исправления генетических мутаций при подобных заболеваниях, вызванных утратой функции гена ABCA4.

Многообещающее будущее редактирования РНК

За прошедший год сектор редактирования РНК значительно вырос: в эту область пришло много новых компаний, увеличивших инвестиции. Например, биотехнологическая компания Amber Bio из Сан-Франциско привлекла финансирование в размере 26 миллионов долларов, вызвав большой интерес инвесторов. Затем AIRNA вышла на рынок с начальным финансированием в 30 миллионов долларов. Кроме того, работающая над редактированием РНК Korro Bio и компания регенеративной медицины Frequency Therapeutics решили объединиться, сосредоточившись на разработке программ редактирования РНК Korro. Эти шаги подчёркивают уверенность в будущем технологии редактирования РНК и её потенциале.

Благодаря более безопасному профилю и более простому применению по сравнению с редактированием ДНК редактирование РНК привлекает внимание многих компаний; с большим интересом ожидается, какие результаты эти разработки дадут в клинической практике. В течение этого года ожидаются важные данные исследований Wave и Ascidian.