Huntington's disease (HD) моногенная наследственная нейродегенеративная болезнь, характеризующаяся прогрессирующей атрофией головного мозга в striatum, коре и др. регионах головного мозга, связанных с нарушениями познавательной способности, повреждения и двигательной активности.^1-5 Причинный фактор HD - это мутация в экзоне 1 гена huntingtin (HTT), приводящая к экспансии polyglutamine (polyQ) остатков на N-конце белка HTT.^1,6,7 Начало и тяжесть болезни зависят от размера polyQ тракта.⁸ Накопление олигомерного мутантного HTT (mHTT) и образование ядерных включений являются характерной особенностью нейропатологии болезни.^1,9,10 Однако, роль mHTT в патогенезе HD остается неясной. Множественные сайты протеолитического расщепления создают уникальные паттерны сплайсинга в белке HTT и продуцируют разнообразные N-терминальные фрагменты.^1,6,7 Более того, увеличенный polyQ тракт создает аберрантный сплайсинг белка HTT, это приводит к образованию небольших олигомерных фрагментов.^1,9,11 Эти олигомерные фрагменты укладываются, формируя агрегаты, накапливающиеся в клетках и нарушающие клеточные функции.^1,9,10 Хотя достигнуты значительные успехи в понимании патогенеза HD и разработке лекарств и терапии, всё таки HD остается неизлечимой и поиски эффективного лечения продолжаются.

Недавние успехи технологий по репрограммированию клеток предоставили уникальные возможности получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSCs) из собственных клеток пациента, делая его идеальным источником клеток для персональной заместительной терапии стволовыми клетками с минимальным или при отсутствии иммунологического отторжения. Подобно эмбриональным стволовым клеткам (ESCs), iPSCs являются плюрипотентными и способны дифференцироваться во многие типы клеток всех клонов. Однако, для пациентов с наследственными мутациями, такими как увеличенные polyQ тракты при HD, генетическая коррекция до клеточной терапии стала неизбежной ступенью. Описаны терапевтические эффекты однонитчатых РНК, mismatch-содержащих РНК, antisense oligonucleotide (ASO), small hairpin RNA (shRNA), zinc finger nuclease (ZFN) и CRISPR-Cas9 целенаправленного воздействия на ген mHTT специфически или не специфически.^12-22 Одним из главных препятствий подходов к редактированию генома с помощью ZFN или CRISPR/Cas9 стало не специфическое воздействие на аллель mHTT и необратимое редактирование генома, особенно относительно нормального аллеля HTT. Хотя устранение HTT у взрослых мышей не обнаруживает вредных эффектов,²³ еще предстоит определить долговременные эффекты от устранения HTT и эффекты вне мишени. Недавно устранение Htt у взрослых мышей показало достоверное нарушения двигательной активности и поведения.²⁴ В отличие от редактирования генов, замалчивание генов, такое как при shRNA и mHTT lowering терапии, такой как при ASO, является более подходящим вариантом лечения для HD. Недавние клинические испытания IONIS-HTTRx (ASO) и WVE-120101 (ASO) продемонстрировали обнадеживающие результаты терапии HD.²⁵ Однако, ограничения методов доставки, биораспределения ASO, RNAi и др. терапевтических реагентов в головном мозге остаются основными затруднениями для перевода в клинику.

Модельные трансгенные HD обезьяны впервые были описаны в 2008 , а продолжительные исследования показали прогрессирующие нарушения познавательной способности и двигательной активности, прогрессирующее снижение объема и дегенерацию поперечно-полосатых мышц, снижение N-acetylaspartate (NAA), и прогрессирующие изменения во всем белом веществе головного мозга.^26-28 Эти состояния воспроизводят те, что наблюдаются у пациентов с HD, это делает модельных HD обезьян потенциальной наиболее подходящей крупной преклинической моделью для оценки эффективности новых терапевтических средств и лечения. Мы получили стабильные линии клеток нейральных предшественников (NPC) от iPSCs обезьян дикого типа и с HD²⁹, которые были способны дифференцироваться в нейроны in vitro.^22,30,31 Далее мы продемонстрировали, что intrastriatal NPC трансплантаты при тяжелом комбинированном иммунодефиците (SCID) у мышей были способны дифференцироваться в нейроны без возникновения опухолей.²²

Итак, мы оценили эффективность использования лечения комбинацией стволовых клеток и генотерапии путем трансплантации происходящих из NPCs от WT и HD обезьян, и HD-NPC, экспрессирующие shRNA против HTT (HD-shHD-NPCs) у HD мышей. Мы продемонстрировали, что трансплантаты HD-shHD-NPC достоверно увеличивают продолжительность жизни HD мышей по сравнению с группой плацебо. Также как HD-shHD-NPC, так и WT-NPC группы обнаруживали достоверное улучшение моторной функции HD мышей по сравнению с группами с трансплантатами HD-NPC и плацебо инъекциями. Более того, мы показали, что трансплантированные клетки оказались способными дифференцироваться в MAP2, GABA и GFAP экспрессирующие клетки, служащие маркерами нейронов и астроцитов. Следовательно, комбинация стволовых клеток и генотерапии может быть эффективным способом лечения HD.

Итак, клеточные линии NPC от резус обезьян (Macaca mulatta) , полученные от iPSCs, могут дифференцироваться в GABAergic нейроны in vitro, а также в головном мозге мышей, не вызывая образования опухолей. NPCs, происходящие от трансгенных HD обезьян (HD-NPCs), и генетически модифицированные HD-NPCs с пониженными уровнями mHTT за счет стабильной экспрессии small-hairpin RNA (HD-shHD-NPCs), были трансплантированы в полосатое тело WT и HD мышей. Такие мыши обнаруживали достоверное увеличение продолжительности жизни и улучшение моторной функции.