Cystic Fibrosis (CF) (муковисцидоз) вызывается мутациями в гене, кодирующем cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR), активируемый cyclic AMP хлорный канал. Мутации CFTR приводят к дисбалансу воды и перемещения ионов через эпителий дыхательных путей, в результате утолщается слизистая, возникает хроническая бактериальная инфекция и воспаление с прогрессирующей потерей функции легких. Модуляторы CFTR предоставляют терапевтическую возможность для широкого круга мутаций CFTR, [1], [2], [3], которые способны лечить примерно 90% CF пациентов. Однако, существенное количество пациентов с мутациями класса I, включая premature termination codons (PTCs) и др. варианты не продуцируемого белка CFTR, не реагируют на терапию модуляторами. Кроме того, в то время как модуляторы хорошо переносится большинством пациентов, Lumacaftor-Ivacaftor терапия приводит к глазным и печеночным побочным эффектам у некоторых пациентов, тогда как затруднение дыхания может затрагивать других.[4]. Поэтому для пациентов, у которых модуляторы неэффективны или непереносимы, необходимо альтернативное лечение и сегодня разрабатываются многочисленные генетические подходы, которые дают надежду для этих групп пациентов, включая новые siRNA и oligodeoxynucleotides в дополнение к обеспечиваемому плазмидами и вирусами лечению (Table 1).



Table 1. Non-viral and Viral Vector Genetic Therapies for Cystic Fibrosis. [46]

Клинические испытания генотерапии CF путем доставки CFTR с помощью Adeno-associated virus (AAV) и аденовирусов, а также невирусных липосом остаются многообещающими, но не приводят к обнадеживающему прорыву в клинике [5], [6]. В работе рассмотрены недавние испытания с липосомами по генотерапии CF [7], и разработки новых лентивирусных векторов, находящихся на клинических испытаниях [8]. Др. генетические подходы к терапии, описанные в данном обзоре, включают альтернативные подходы к ионным каналам с подавлением epithelial sodium channel (ENaC) (Fig. 1), с vi gymnostic delivery of antisense oligonucleotides (ASO), и с помощью подхода нaнаночастиц и short interfering RNA (siRNA). Каждый из этих подходов может быть в принципе применен к любому пациенту с CF независимо от класса мутации. Наконец, в противоположность подходу ASO, описаны высоко специфичные к сплайсингу мутации для коррекции мутаций сплайсинга CFTR 3849 + 10 kb C > T.

Fig. 1. Schematic of the epithelial sodium channel (ENaC). The channel consists of 3 subunits (α, β, и γ или δ), with each subunit formed of two transmembrane domains and an extracellular loop. In human airways, ENaC is activated by proteolytic cleavage of the extracellular loops of α и γ- subunits.

Fig. 2. Antisense approaches for cystic fibrosis Illustrations of (1) ASO-mediated reduction of ENaC expression; (2) ASO-mediated upregulation of CFTR translation; (3) ASO-mediated reduction of NMD and translation termination factors that results in upregulation of CFTR expression.

Итак. новые технологии, включая подходы с вирусными и невирусными векторами доставки, а также альтернативные технологии с нуклеиновыми кислотами, включая олигонуклеотиды и siRNA подходы к замалчиванию и сплайсингу генов, описанные в данном обзоре, представленном на 2019 ежегодном European CF Society Basic Science meeting (Dubrovnik, Croatia). Мы также вкратце обсудили возникающие технологии, включая мРНК и CRISPR редактирование генов.