Ein multi-institutional research group ist es gelungen, die Entwicklung einer exon-skipping-Therapie Verwendung von Nuklein-Säure-Therapeutika für das Alport-Syndrom, einer unheilbaren Nierenerkrankung das Fortschreiten einer Niereninsuffizienz. Krankheits-Modell Mäuse wurden gefunden, um vollständig zu reagieren, um die Behandlung. Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in „Nature Communications“ am 2. Juni 2020.
Das Alport-Syndrom (AS) ist die zweite am häufigsten auftretende erbliche Nierenerkrankung nach der autosomal-dominanten polyzystischen Nierenerkrankung (ADPKD). Es ist ein Fall, der das Alport-Syndrom in jeder 5.000 bis 10.000 Menschen. Es zeichnet sich durch Schwerhörigkeit, Fehlbildungen der Augen-und Nierenerkrankungen, oft das Fortschreiten zum Endstadium der Nierenerkrankung (ESKD). Das Alport-Syndrom wird in drei Gruppen unterteilt, je nachdem wie es vererbt wird; X-linked ALS, autosomal-rezessiv und ALS autosomal-dominant mit etwa 80% der Fälle X-linked Alport Syndrom (XLAS). Obwohl die männlichen Patienten mit XLAS wahrscheinlich schwere Symptome und rund 90% von Ihnen Erfahrung in end-stage renal failure durch das Alter von 40, gibt es noch keine spezialisierte Behandlung für das Alport-Syndrom. XLAS entsteht durch Mutationen im COL4A5-gen kodiert für die Typ-IV-Kollagen-α5-Kette und es ist kein Ausdruck von α5(IV) – Proteinen in den Nieren der männlichen Patienten mit dieser form der Krankheit.
Männlichen XLAS-Patienten mit schweren Mutationen (wie nonsense-Mutationen) im COL4A5-gen entwickeln Nierenversagen über 15 Jahre früher als diejenigen mit kleineren Mutationen (wie z.B. missense-Mutationen). In anderen Worten, es wird angenommen, dass, wenn eine schwere Mutationen verändert werden könnte, um kleinere Mutationen, dies würde die Symptome der Krankheit milder.
Das research-team über die Entwicklung einer exon-skipping-Therapie mithilfe von Nukleinsäure-Therapeutika (antisense-Oligonukleotide/ASO) zu ändern schwere Mutationen in geringfügige (Abbildung 1). ASO Therapien erhalten haben zunehmende Aufmerksamkeit in den letzten Jahren, und Sie wurden verwendet, um erfolgreich zu behandeln hartnäckigen vererbte Erkrankungen wie die Spinale Muskelatrophie Duchenne-Muskeldystrophie.
α5(IV) sind die wichtigsten Proteine für die Bildung von jeder Niere glomeruläre Basalmembran. In XLAS, es ist eine mutation im COL4A5-gen kodiert für das protein, wodurch abnorme α5(IV) Produktion. Schwere Mutationen im COL4A5 (wie nonsense-Mutationen) können insbesondere dazu führen ESKD Entwicklung, wenn der patient in Ihren frühen 20er Jahren.
Aber die bisherigen Forschungs-Projekt von Professor Nozu et al. hat gezeigt, dass Niereninsuffizienz verzögert sich um zehn Jahre, wenn die Zahl der Basis-Löschungen wurde ein Vielfaches von drei („in-frame“ mutation). Dies veranlasste die Forscher zu untersuchen, die Möglichkeit der Verringerung der Symptome mit ASO-vermittelte exon-skipping-Therapie zu ändern schwere Mutationen auf kleine Mutationen („in-frame“ mutation).
Die meisten exons, die COL4A5, die casual-Gens für das Alport-Syndrom, haben eine Reihe von Basen, die ein Vielfaches von 3. Deshalb, wenn es eine nonsense-mutation, ist es möglich, ersetzen Sie es mit einer in-frame (Vielfaches von 3) – mutation durch das löschen des mutierten exons beim Spleißen.
Abbildung 1 zeigt den Wirkmechanismus von exon-skipping von ASO. In nonsense-mutation Fällen die mutation bleibt in der messenger-RNA (mRNA), die in der Produktion von Defekten Proteinen. Folglich, α5(IV) Proteine werden nicht exprimiert, in der Niere (wie Links gezeigt in Abbildung 1, das grüne signal zeigt, dass die Anwesenheit von α5(IV) Proteine nicht sichtbar). Auf der anderen Seite, unter ASO-vermittelte exon-skipping-Therapie, ASO, bindet der Exonic Splicing Enhancer (ESE) Websites, die Blockierung der Bindung von SR-Proteinen an exons in der Prä-mRNA Bühne. SR-protein-Bindung ist ein wichtiger Vorgang für die exon-Erkennung und wenn der Prozess blockiert ist, das bedeutet, dass exon-skipping induziert werden kann. Folglich mRNA generiert wurde (unten rechts in Abbildung 1), ohne eine nonsense-mutation. Wenn diese Therapie wurde getestet auf Modell-Mäuse mit nonsense-Mutationen in COL4A5, α5(IV) protein-expression wurde festgestellt, in den Nieren (Grüne signal in der unteren rechten Seite der Abbildung 1).
Die Ergebnisse für die ASO-behandelten Gruppe und der vehicle behandelten Gruppe von Modell-Mäusen verglichen wurden. Die Mäuse erhalten ASO-Behandlung hatte, lower urinary protein-Ebene als die Fahrzeug-Gruppe und Nierenversagen (basierend auf dem level der serum-Kreatinin) unterdrückt wurde (Abbildung 3). Den Forschern gelang es auch, eine deutlich Verlängerung der Lebenserwartung mit dieser Therapie (Abbildung 4). Zusätzlich zu diesen Ergebnissen der mikroskopischen Untersuchung des nierengewebes ergab, dass Sie in der Lage waren, deutlich zu unterdrücken, das Fortschreiten der Nierenschädigung.
Die oben genannten Ergebnisse zeigten, dass das Alport-Syndrom-Modell-Mäuse mit schweren genetischen Mutationen wurden vollständig reagieren, um exon-skipping-Therapie.