Сердечно-сосудистые заболевания (CVD) остаются основной причиной смертности во всем мире [1]. Более чем у одного миллиарда взрослых в возрасте от 19 до 79 лет диагностирована гипертония, и значительное число людей остается не диагностированным [2]. Более 40 % гипертоников не получают лечения, и это связано с молодым возрастом (возраст менее 45 лет), мужским полом и препятствиями, связанными с доступом к медицинской помощи [3]. Таким образом, гипертония может стать мишенью для генотерапии, поскольку повышенный процент гипертоников не лечится или лечится недостаточно [4]. Прогресс в области генотерапии и разработка современных векторных систем делают гипертонию возможной терапевтической мишенью генотерапии [5]. Данные клинических и доклинических исследований показали, что гипертоническая болезнь имеет сильную генетическую подоплеку [6].

Более 50 % смертей в современных западных обществах являются результатом атеросклероза сосудов [7]. Атеросклероз связан с повышенной опасностью сердечно-сосудистых инцидентов, увеличением заболеваемости и смертности [8]. Ишемическая болезнь сердца, инсульт, заболевания периферических артерий и хроническая болезнь почек (CKD) связаны с атеросклерозом [9]. Атеросклероз имеет генетический фон, что делает это заболевание мишенью для потенциальной генотерапии [10]. Атеросклероз является основной патофизиологической особенностью семейной гиперхолестеринемии (FH) - менделевского наследственного заболевания [11]. Генная терапия уже применяется у людей для лечения FH и некоторых типов поражения атеросклерозом, но не для лечения гипертонии. Исследования на людях и других видах животных были разработаны и представлены в этом обзоре [12].

В качестве векторов для введения генов в генотерапии могут использоваться белки, вирусы, частицы ДНК или РНК. Генотерапия ex vivo осуществляется с выделением клеток пациента и их генетической модификацией, а затем возвращением пациентам. Адено-ассоциированные вирусы (AAV) и липосомы широко используются для введения генов при генотерапии in vivo [13]. В эпоху прецизионной медицины генотерапия может сыграть решающую роль в лечении пациентов с CVD.

Патофизиология EH основана как на повышенном периферическом сопротивлении сосудов, так и на увеличенном сердечном выбросе [14]. Исследования на людях и других видах показали, что функциональная вазоконстрикция и специфические дефекты гладкомышечных стенок сосудов ответственны за общее увеличение периферического сопротивления [15]. Увеличение общего сердечного выброса является результатом дефицита почечного гомеостаза натрия [16]. Потенциальными мишенями для генотерапии EH являются renin angiotensin aldosterone system (RAAS), B-1-адренергические рецепторы (β1-Rs), эндотелиальная дисфункция, опосредованная снижением уровня оксида азота (NO), и другие гены, отвечающие за сужение или расширение сосудов. Основное направление генотерапии при EH представлено на рисунке 1. <шmg src="https://www.mdpi.com/biologics/biologics-04-00010/article_deploy/html/images/biologics-04-00010-g001-550.jpg">

Figure 1. Basic targets of gene therapy in EH. AT1R: angiotensin II type receptor; ACE: angiotensin-converting enzyme; и 1-R: B-1-adrenergic receptor; MR: mineralocorticoid receptor; AT2R: angiotensin II type 2 receptor; ANP: atrial natriuretic peptide; BNP: brain natriuretic peptide; eNOS: endothelial nitric oxide synthase; and EH: essential hypertension.

Активация RAAS является одним из основных механизмов, способствующих патофизиологии EH [17]. Ангиотензиноген вырабатывается в печени и превращается в ангиотензин I (AngI) под влиянием ренина - гормона, вырабатываемого юкстагломерулярными клетками (JGCs) почек [18]. Обнаружены полиморфизмы генов ангиотензиногена у человека или в других популяциях (различия между гипертониками и не гипертониками), что свидетельствует о том, что эти генетические изменения вносят вклад в патогенез EH [19-22]. Таким образом, гены ангиотензиногена могут быть использованы в качестве терапевтической мишени для лечения EH с помощью генотерапии. Ангиотензин-превращающий фермент ACE) эндотелия почек и легких превращает ангиотензин I в ангиотензин II (AngII). AngII оказывает множество клеточных действий через два рецептора - рецептор ангиотензина I (AT1R) и рецептор ангиотензина II (AT2R) [23]. Связь AngII с AT1R приводит к сужению, воспалению и фиброзу стенок периферических сосудов, в то время как связь с AT2R расширяет сосуды и способствует антифибротическому и противовоспалительному действию [24]. Генетические пути выработки AT1R и AT2R были изучены в качестве мишеней для генотерапии EH [25]. Так, снижение уровня AT1R с помощью различных способов генотерапии может способствовать снижению артериального давления (BP) у пациентов с EH, а активация AT2R способствует вазодилатации и уменьшению воспаления [26,27]. Сообщалось, что в надпочечниках, особенно в zona glomerulosa, наблюдается высокая экспрессия AT1R. Связь AngII с AT1R в надпочечниках приводит к выработке альдостерона [28]. Связь альдостерона с MR отвечает за клеточные действия альдостерона [29].

Gyurko et al. были одной из первых исследовательских групп, использовавших метод AS-ODNs, направленный на AT1R и мРНК ангиотензиногена у спонтанно гипертензивных крыс (SHR). Antisense synthetic oligodeoxynucleotides (AS-ODNs (AS-ODNs) способствовали снижению уровня BP (p менее 0,005) и уровня AngII [30]. Год спустя Philips et al. представили результаты использования AS-ODN, нацеленных на 5' кодирующие участки мРНК ангиотензиногена и ATR1 in vivo. Их исследование показало, что AS-ODN способствовали снижению уровня AngII, уменьшению экспрессии AT1R и снижению уровня BP (p менее 0,01) [31]. Wielbo et al. провели исследование на SHR, которое показало, что прямое введение AS-ODN в мозг является эффективным способом снижения BP по сравнению с внутривенным введением [32]. Были разработаны исследования с использованием липосом для введения AS-ODNS мРНК ангиотензиногена через воротную вену SHR, которые показали преходящее снижение BP (от одного до четырех дней) и, соответственно, снижение уровней мРНК ангиотензиногена и AngII [33,34]. Ретровирусы использовались в качестве векторов для генотерапии AS-ODN. Одно из таких исследований было проведено Lu и др. и показало успешное подавление AT1-R в астроглии и нейрональных клетках [35]. Постоянное приостановление синтеза мРНК ангиотензиногена может быть стимулировано AS-ODN против гена предшественника гормона ангиотензиногена (AOGEN) у SHRs [36]. Были проведены и другие исследования, показавшие, что AS-ODN, направленные на AT1R, могут способствовать снижению BP у SHR [37-40]. Makino et al. сообщили, что введение AS-ODN более эффективно для снижения RAAS по сравнению с sense-ODNs [41].

Lu et al. впервые использовали аденовирусы в качестве векторов для AS-ODN комплементарных дезоксирибонуклеиновых кислот (кДНК), нацеленных на подавление гена AT1R, предложив инновационный путь решения для генотерапии EH [42]. Tang и коллеги вводили AS-ODN с помощью AAV. Их исследование показало, что чем больше доза AS-ODNs, тем сильнее снижалось BP (22,5 +/? 5,2 мм рт. ст.) у крыс по сравнению с контролем (p менее 0,01) [43]. Pachori et al., используя ретровирус в качестве вектора, разработали метод профилактики гипертонии у здоровых крыс с помощью AS-ODNs против AT1R [44]. Kimura et al. провели исследование на крысах и использовали AAV-векторы для AS-ODN против синтеза ангиотензиногена. Применение этой методики способствовало снижению уровня ангиотензиногена (p менее 0,01), систолического артериального давления (SBP) (до 23 мм рт. ст.), позднему началу гипертензии и уменьшению гипертрофии левого желудочка (LVH) (p = 0,01) по сравнению с контролем [45]. В исследовании Katovich и др. отмечается, что AS-ODN, направленные на RAAS, являются эффективным методом лечения инсулинорезистентной гипертензии [46]. Снижение регуляции AT1R уменьшает гипертрофию сердца, как показали Pachori et al [47].

Reaves et al. провели исследование, вызвавшее повреждение эндотелия у крыс, что способствовало возникновению гипертензии. Разработав AS-ODN против AT1R, авторы исследования отметили, что генотерапия снижает BP, несмотря на повреждение эндотелия [48]. Wang et al., используя AAV-векторы для интерференции shRNA, нацелились на снижение регуляции минералокортикоидных рецепторов (MR). Снижение регуляции MR способствовало снижению уровня BP по сравнению с контролем (p < 0,01). Мутация Fan - это генетический дефицит в ПВН, приводящий к снижению уровня AT1R. Для введения гена Fan в ПВН была разработана искусственная индукция микрорибонуклеиновой кислоты (амиРНК) в векторах AAV, что привело к повышению уровня AT1R и снижению BP по сравнению с контролем (p < 0,05) [49]. AAV были успешно использованы для генотерапии siRNA для даунрегуляции AT1R в паравентрикулярном ядре (PVN) [50]. Repkova и др. представили, что снижение SBP на 20-30 мм рт. ст. может быть осуществлено с помощью нанокомпозитов на основе диоксида титана (TiO2) с частями мРНК ACE [51]. Sun et al. обнаружили, что CRISPR/Cas9 (делеция в гене ангиотензиногена) отвечает за снижение BP у SHR. При введении CRISPR/Cas9 с помощью вектора AAV BP оставалось на более низком уровне по сравнению с контролем (p менее 0,001) через год после введения [52]. Полиморфизм гена CACNA1D ассоциирован с гипертонией у взрослых белых людей и повышенным уровнем ренина, что делает его потенциальной мишенью для генотерапии у людей [53].

Регуляция гена AT2R с помощью векторов AAV способствует уменьшению нейрональных эффектов, вызванных RAAS [54]. На рисунке 2 представлены подходы к генотерапии RAAS при гипертензии.



Рисунок 2. Approaches developed targeting RAAS in hypertension. RAAS: renin angiotensin aldosterone system; AS-ODNs: antisense synthetic oligodeoxynucleotides; shRNA: shRNA short hairpin ribonucleic acid; AngI: angiotensin I; AngII: angiotensin II; ACE: angiotensin-converting enzyme; TiO2: titanium dioxide; mRNA: messenger ribonucleic acid; AT1R: angiotensin I receptor; AT2R: angiotensin II receptor; siRNA: small interfering ribonucleic acid; and MR: mineralocorticoid receptor.

Плазменный и тканевый калликреин представляет собой потенциальную мишень для антигипертензивной генотерапии. Калликреин - это гормон, который отвечает за расширение сосудов на клеточном уровне [59]. Wang et al. успешно разработали соматическую генотерапию с использованием прямого введения ДНК гена калликреина для контроля BP у SHR [60]. Yayama et al. использовали векторы AAV для доставки гена калликреина человека гипертензивным крысам. Введение гена калликреина привело к значительному снижению BP по сравнению с контролем (160 ± 5 против 186 ± 7, n = 6, p менее 0,01) [61]. Внутримышечное введение гена калликреина является эффективным способом снижения BP у крыс [62]. Используя AAV в качестве вектора, Dobrynski и др. вводили ген калликреина дезоксикортикостерон-ацетату-солевым гипертензивным крысам (DOCA-HRs), что привело к снижению уровня BP по сравнению с контролем (172 ± 5 против 222 ± 13 мм рт. ст., n = 6, p менее 0,01) [63]. В исследовании Zhao et al. на инсулинорезистентной модели гипертензии отмечено, что внутривенное введение кДНК гена калликреина способствует снижению уровня SBP и снижению уровня AT1R [64]. Wang et al. провели исследование на SHR, показав снижение BP с помощью кДНК калликреина человека [65]. У SHR рекомбинантные векторы AAV, экспрессирующие человеческий калликреин, могут привести к снижению BP в среднем на 12,6 мм рт. ст [66]. Безопасность применения AAV-векторов у SHR оценивали Yan et al [67].

Kallikrein терапия не ограничивается только областью гипертонии. Ингибирование калликреина получило дальнейшее применение в терапии наследственного ангионевротического отека (HAE) - заболевания, вызванного генетическими изменениями в C1INH [68]. В клиническом исследовании BMN 311 HAE было отмечено, что введение C1INH с помощью генотерапии может предотвратить возникновение HAE [69]. Препарат IONIS-PKKRx основан на ингибировании AS-ODNs мутаций, наблюдаемых при HAE. Исследование показало снижение уровня калликреина и потенциальную терапию HAE [70]. В клиническом исследовании NTLA-2002 были представлены результаты генотерапии CRISPR/CAS9 KLKB1. У пациентов, получавших генотерапию, наблюдалось дозозависимое снижение уровня калликреина [71]. Введение калликреина было внедрено в терапию острого ишемического инсульта [72,73].

NOS - фермент, участвующий в синтезе NO в эндотелиальных и гладкомышечных клетках [74]. NO отвечает за расширение стенок периферических сосудов [75]. Патофизиология EH частично основана на снижении уровня NO, что приводит к дисфункции эндотелия [76]. Chao et al. показали, что прямое введение гена эндотелиальной синтетазы оксида азота (eNOS) является эффективным способом снижения BP по сравнению с вирусными векторами у чувствительных к соли крыс [77]. Miller et al. в группе SHR с помощью векторов AAV вводили ген eNOS крысам SHR. Введение гена eNOS привело к снижению BP по сравнению с контролем (p = 0,007) [78]. Генотерапия вектором eNOS AAV эффективна для профилактики реноваскулярной гипертензии (крысы eNOSAAV 121 + 3 против контроля 96 + 2 мм рт. ст., p менее 0,01) [79]. Zhao et al. отметили, что генотерапия кДНК eNOS эффективно снижает BP у крыс, питающихся фруктозой [80]. Исследования по генотерапии NOS представлены в табл. 1.

Таблица 1. Исследования и результаты таргетной генотерапии NOS при гипертонии.

ANP - это гормон, вырабатываемый предсердиями сердца, биологическое действие которого заключается в стимулировании натрийуреза и диуреза, что приводит к снижению объема крови и BP [81]. Lin et al. показали, что введение гена ANP с помощью вектора AAV приводит к снижению BP у SHR [82]. Кожная генотерапия с использованием человеческого гена ANP была разработана Therrien et al. для SHR. У крыс, получавших генотерапию, повышения BP не наблюдалось [83].

BNP - это гормон, выделяемый предсердиями и желудочками, биологические функции которого включают периферическую вазодилатацию, приводящую к снижению BP [84]. Catalloti et al. разработали AAV-векторы для соматической генотерапии с геном proBNP у крыс. Их исследование показало, что введение гена BNP улучшает LVH и, при длительном применении, является эффективным средством для снижения SBP и диастолического артериального давления (DBP) [85]. Tone et al. представили данные о снижении среднего BP на 15 мм рт. ст. у SHR с помощью генотерапии BNP-AAV, опосредованной SHR [86].

ADM - это гормон, который характеризуется антигипертензивным действием [87]. Долгосрочное снижение BP наблюдалось в исследовании Chao et al., в котором сообщалось, что использование CMV или RSV в качестве векторов эффективно для переноса генов ADM [88]. Zhang et al. показали, что кДНК ADM с использованием цитомегаловируса (CMV) в качестве вектора приводит к снижению BP [89].

В исследовании NCT02524873 изучались гены, участвующие в патогенезе EH у взрослых. Это исследование показало взаимосвязь между полиморфизмами генов и соответствием фармакологической терапии [90]. Полиморфизм гена MDR1 не снижает концентрацию losartan в плазме крови, но обеспечивает более значительное снижение BP по сравнению с присутствием полиморфизма [91]. В исследовании RCG проводился генный анализ с целью оценки эффективности подхода прецизионной медицины (выявление генов для лекарств); тем не менее, результаты этого исследования пока не опубликованы [92].

Липидный обмен включает в себя поступление пищевых липидов в желудочно-кишечный тракт. В кишечнике происходит всасывание и образование хиломикронов. Хиломикроны переходят в остатки хиломикронов в портальной циркуляции и переносятся в печень. Аполипопротеин AI (ApoA-I) - это липопротеин, отвечающий за всасывание холестерина клетками и являющийся структурной частью холестериновых липопротеинов высокой плотности (ЛПВП). Аполипопротеин A-I Milano (ApoA-IM) - генетический вариант ApoA-I, встречающийся у людей, и его связывают с потенциальным кардиопротекторным действием [93]. Липопротеины очень низкой плотности (VLDL) синтезируются печенью. Частицы VLDL высвобождают триглицериды (ТГ) в циркуляцию и затем передают их остаткам VLDL. Липопротеин низкой плотности (VLDL) является конечной частицей метаболизма VLDL [94].

Атеросклеротические бляшки ассоциируются с уменьшением диаметра артерий. Атеро-артерии характеризуются повреждением эндотелия, гиперактивацией гладкомышечных клеток, дифференцировкой макрофагов и усилением воспаления в гладкомышечных клетках сосудов. Нарушение липидного обмена ассоциируется с увеличением атеросклеротических поражений в стенке сосудов [9]. Различные механизмы, связанные с атеросклерозом, могут быть использованы в качестве потенциальной мишени в генотерапии.

Pastzy et al. провели исследование с использованием аполипопротеина Е (ApoE)-дефицитных мышей и показали, что генотерапия ApoA-I повышает уровень HDL и ApoA-I, обеспечивая потенциальное кардиопротективное действие и способствуя антиатерогенному эффекту [95]. Исследование Soma's et al. было проведено на кроликах и показало, что введение рекомбинантного гена ApoA-IM с помощью липосом оказывает антиатерогенное действие и снижает уровень воспаления в стенке гладкомышечных клеток [96]. В исследовании Tangirila et al. ген ApoA-I успешно вводился с помощью AAV-векторов по сравнению с контролем (только вектор) (p менее 0,001). В этом исследовании было отмечено, что введение ApoA-I AAV повышает уровень HDL по сравнению с контролем (189 ± 21 мг/дл против 123 ± 8 мг/дл, p менее 0,02) [97]. В исследовании Ishiguro et al. на мышах с дефицитом АпоЕ отмечено, что введение гена человеческого АпоА-I с помощью ретровируса оказывает эффективное антиатерогенное действие (на 95 % меньше атеросклеротических повреждений по сравнению с контролем) [98]. Kitjama et al. стремились определить эффект доставки гена ApoE мышам с генетическим дефицитом ApoE, используя различные типы векторов AAV (AAV2, AAV7 и AAV8). Комбинация AAV2/AAV7 и AAV2/AAV8 полностью предотвращала развитие атеросклероза [99].

В исследовании, проведенном Lebherz et al., введение ApoA-I AAV было более эффективным по сравнению с ApoA-IM AAV (32% против 24% уменьшения атеросклеротических поражений) [100]. Evans и коллеги показали, что внутримышечное введение AAV ApoE безопасно для генотерапии, но не повышает уровень apoE в плазме (остается менее 15 ng/dL) [101]. Feng et al. провели исследование на трансгенных мышах с ApoE, используя ApoA-I и ApoA-IM, и показали, что ApoA-IM не имеет преимуществ в прогрессировании атеросклероза [102]. Vaesen et al., используя векторы AAV8, отметили, что генотерапия ApoA-I эффективна и обеспечивает повышение уровня ApoA-I (634 + 69 мг/дл) и HDL у мышей [103]. Koorneef и коллеги использовали shRNA-нокдаун ApoB и AAV в качестве вектора и показали, что этот метод генотерапии может привести к снижению уровня холестерина HDL в одной дозе и стабильному уровню HDL [104]. Sharma и др. провели исследование с использованием мышей с человеческой мутацией APOA5 - генетическим изменением, связанным с повышенным уровнем триглицеридов. Исследователи использовали AAV-векторы для введения гена APOA-V (нормальное действие APOA-V заключается в снижении уровня триглицеридов в плазме). В этом исследовании было отмечено значительное влияние на уровень HDL в плазме крови [105].

Tian и коллеги использовали ген APOA-IM и вводили его мышам с помощью векторов AAV2 или AAV8. У крыс, получавших ген APOA-IM, наблюдалось значительное уменьшение атеросклеротических поражений аорты по сравнению с контролем (p менее 0,01) [106]. Wacker et al. представили, что генотерапия APOI-A у кроликов обладает антиатерогенными и противовоспалительными свойствами (снижение уровня молекулы адгезии сосудистых клеток-1 (VCAM-1) на 36 %, p = 0,03) [107]. Bi et al. изучали атеросклероз венозного трансплантата у кроликов, питающихся жиром. Используя AAV в качестве вектора для введения гена APOA-I, они продемонстрировали снижение уровня холестерина по сравнению с контролем (p = 0,003) [108].

Gaudet et al. в своем исследовании ввели ген липопротеиновой липазы (LPL) с помощью AAV-векторов 14 взрослым с дефицитом LPL и предыдущей историей болезни - панкреатитом из-за повышенного уровня триглицеридов. В ходе исследования было отмечено более чем 40-процентное снижение уровня триглицеридов в плазме крови и повышение уровня LPL (долгосрочный эффект) [109,110]. В исследовании NCT00068133 оценивалось влияние генотерапии (VLTS-589) при периферическом атеросклеротическом заболевании путем введения гена ангиоматриксного белка Del-1 в сочетании с полоксамером 188 с помощью плазмидного вектора. В этом исследовании было отмечено значительное клиническое улучшение у пациентов [111]. Генотерапия критической ишемии нижних конечностей (вызванной атеросклеротическим CVD) изучалась в нескольких исследованиях, в большинстве из которых были получены оптимальные результаты [112-115]. В исследовании NCT06112327 при 15-летнем наблюдении было показано снижение уровня LDL-C у пациентов с атеросклеротической CVD [116].

Timp et al. провели исследование на мышах с дефицитом гена ApoE и ввели им ген тканевого ингибитора металлопептидазы-1 (TIMP-1) с помощью AAV-векторов. Основным результатом стало увеличение количества коллагена и эластина в стенке сосудов и снижение воспаления (уменьшение количества клеток-макрофагов) [117]. Qian и коллеги показали, что генотерапия нейрональной синтазы оксида азота (nNos) с помощью вектора AAV успешно снижает количество моноцитов на стенке сосуда [118]. Thusen et al. доказали, что систематическое введение интерлейкина-10 (IL-10) с помощью AAV-векторов эффективно для профилактики атеросклероза [119]. Yoshioka сообщил, что генотерапия IL-10 успешно способствует снижению уровня циркулирующего в крови MCP-1 и приостановке действия B-гидрокси B-метилглутарил-CоА (HMG-CoA) редуктазы, молекулы, ответственной за синтез холестерина [120]. Liu et al. и Namiki et al. сообщили о приостановке атерогенеза с помощью генотерапии IL-10 [121,122].

Li et al. впервые в своем исследовании использовали ген трансформирующего фактора роста бета (TGF-β) с помощью AAV-векторов у мышей с дефицитом рецептора липопротеинов низкой плотности (LDLR). В этом исследовании сообщается о снижении количества реактивных видов кислорода (ROS) в стенках сосудов и уменьшении воспаления по сравнению с контролем (p менее 0,05) [123]. Khan и др. провели исследование, в котором использовали крыс с дефицитом LDLR и вводили им ген STAT3 человека с помощью вектора AAV8. В этом исследовании сообщается о приостановке атерогенеза у крыс, получавших генотерапию, что свидетельствует о потенциальном кардиопротекторном действии STAT3 [124]. Cao и его коллеги применили комбинированную генотерапию IL-10/STAT-3, но их исследование не дало превосходного кардиопротективного результата по сравнению с введением STAT-3 или IL-10 [125]. Vi et al. успешно продемонстрировали, что векторы AAV являются эффективным вектором для использования в генотерапии атеросклероза венозного трансплантата [126]. Рисунок 3 дает краткую иллюстрацию подходов, которые были предложены в качестве генотерапии воспаления при атеросклерозе.



Figure 3. An overview of gene therapies approaches targeting inflammation in atherosclerotic vessels. Apo-E: apolipoprotein E; AAV: adeno-associated virus; TIMP-1: tissue metallopeptidase inhibitor-1; IL-10: interleukin-10; TGF-?: transforming growth factor beta; ROS: reactive oxygen species; and nNOS: neuronal nitric oxide synthase.

Гетерозиготная (He) FH встречается у одного из 250 родившихся, уровень холестерина LDL превышает 190 мг/дл, а начало заболевания приходится на возраст от 30 до 60 лет [127]. Гомозиготный (HoFH) характеризуется наличием двух мутировавших генов, началом заболевания в детском возрасте и уровнем холестерина LDL выше 400 mg/dL. Мутации были обнаружены в LDLR (наиболее распространенная) и в пропротеинконвертазе субтилизин/кексин 9-го типа (PCSK9) и наследуются по аутосомно-доминантному типу [128]. Небольшой процент клинических случаев FH наследуется по аутосомно-рецессивному типу наследования.

Chowdbury et al. разработали животную модель кролика и использовали AAV-векторы для переноса гена LDLR. У животных, получавших терапию, общее снижение уровня холестерина в плазме крови составило 30-50% [129]. Chen и коллеги на мышах с Ho FH использовали AAV для введения гена липопротеина очень низкой плотности (VLDLR). В их исследовании было отмечено снижение уровня холестерина и триглицеридов в плазме на 40 % [130]. Kankkoken et al. в своем исследовании на 24 кроликах с FH отметили, что генотерапия LDLR эффективна в снижении уровня LDL (за 2 года на 34 ± 10 %) [131]. Kasim et al., используя генотерапию вектором AAV8, вводили ген LDLR крысам с Ho FH. Их исследование показало значительное снижение уровня холестерина в плазме крови [132]. Исследование Hibbit et al. показало, что перенос гена LDLR эффективен и повышает уровень LDLR in vivo [133]. Kasim et al. в своих исследованиях оценили, что введение AAV8 LDLR очень эффективно для снижения уровня холестерина LDL [134].

Somanthan и коллеги провели исследование с использованием трех различных типов генов. В исследовании отмечено увеличение LDLR, снижение уровня холестерина LDL и улучшение устойчивости к PCKS9 [135]. Wang и др. использовали новый тип вектора AAV у мышей с дефицитом LDLR. В их исследовании было отмечено снижение уровня холестерина LDL на 98 % у самцов мышей, а эффект сохранялся более 120 дней [136]. Li et al. использовали экзосомы в качестве векторов для переноса мРНК LDLR у мышей с Ho FH. Наблюдалось значительное снижение уровня холестерина LDL по сравнению с контролем (p менее 0,05) [137].

Grossman и коллеги сообщили о первом случае генотерапии ex vivo при FH у женщины-пациентки с использованием ретровируса для введения гена LDLR [138]. Среднее снижение на 150 mg/dL было достигнуто в первом исследовании генотерапии FH у 5 пациентов, проведенном Grossman et al. через год после публикации первого отчета о случае [139]. Gaudet et al. успешно использовали AAV для введения гена LPL пациентам с дефицитом LPL, подтипом FH [110]. В исследовании NCT02651675, проведенном как в первой, так и во второй фазе, использовали AAV8 для введения гена LDLR девяти пациентам с Ho FH, однако в ходе исследования не было отмечено клинически значимого влияния на уровень общих липидов [140].

Введение экзосом было разработано в исследовании NCT05043181. В этом исследовании экзосомы использовались для введения мРНК LDLR 30 пациентам, что привело к снижению уровня холестерина LDL и триглицеридов [141]. Исследование NCT03400800 с 1617 участниками представляет siRNA как потенциальный механизм воздействия на мутации PCSK9 при FH, предлагая среднее снижение уровня холестерина LDL на 50 % [142]. В исследовании NCT03747224 экзосомы использовались для введения рибонуклеиновой кислоты (RNAi0) для вмешательства в генетические изменения PCSK9, что привело к снижению уровня холестерина LDL на 42 % [143]. В трех NCTs использовалась методика siRNA, направленная на Лп(а), что привело к снижению уровня Lp(a) и кардиопротективным результатам [144-146].

AS-ODNs использовались для генотерапии FH в различных клинических испытаниях. В исследовании NCT02900027 AS-ODN использовались для снижения уровня гена APOC3, что привело к среднему снижению уровня APOC3 на 73 % и триглицеридов на 77 % [147]. Две другие генотерапии, использующие AS-ODN против гена APOC3, показали значительное снижение уровня APOC3 и триглицеридов [148,149]. Краткое резюме клинических испытаний, проведенных для генотерапии FH, представлено в таблице 2. Обзор методов и мишеней для генотерапии ФГ представлен на рисунке 4.



Figure 4. Figure 4. Gene therapy approaches in FH. FH: familial hypercholesterolemia; LDLR: low-density lipoprotein receptor; LDL-C: low-density lipoprotein-cholesterol; ApoB: apolipoprotein B; AAV: adeno-associated virus; PCKS9: proprotein convertase subtilisin/kexin type 9; siRNA: small interfering ribonucleic acid; Lp(a): lipoprotein a; LPL: lipoprotein lipase; TGs: triglycerides; ASO: antisense synthetic oligodeoxynucleotide; and APOC3: apolipoprotein C3.

Таблица 2. Клинические испытания генотерапии при ФГ.

С момента первого применения генотерапии в 1990 году было сделано много прорывных достижений [151]. Несколько фармацевтических препаратов уже внесли свой вклад в терапию множества генетических заболеваний (например, муковисцидоз, дефицит альфа-1-антитрипсина, гемофилия, бета-талассемия и серповидно-клеточная болезнь) [152]. В области изучения CVD было проведено множество доклинических исследований, представленных в настоящем обзоре. Тем не менее, наблюдается значительный недостаток клинических испытаний, особенно в области гипертонии.

Для введения генов были разработаны вирусные векторы, однако в литературе встречаются упоминания о токсичности. Иммуноопосредованные реакции и развитие нейтрализующих антител против AAV являются двумя основными последствиями генотерапии, проводимой с помощью вирусных векторов [153]. Ограничением в использовании AAV является их небольшая емкость упаковки [154,155]. Медицинские исследования позволили разработать не-вирусные векторы, снижающие опасность иммуноопосредованных или воспалительных реакций [156]. Кроме того, препятствием для массового применения генотерапии в области CVD является повышенная распространенность CVD и значительная стоимость генотерапии. Сложная патофизиология CVD и недостаточно известные механизмы, приводящие к возникновению заболевания, остаются препятствием для широкого применения генотерапии в клинической практике [12]. Система доставки CRISPR ассоциируется с многочисленными побочными явлениями, такими как внецелевые события (в более чем 50% случаев, упомянутых в некоторых исследованиях), повреждение ДНК и иммунотоксичность [157].

Потенциально EH можно лечить с помощью генотерапии, однако для оценки ее безопасности и эффективности у пациентов необходимы организованные RCTs. Повышенная стоимость генотерапии и значительное число лиц с гипертонией делают современные методы генотерапии маловероятными для внедрения. Разработаны модели генотерапии атеросклероза, и уже проведены RCTs, что вводит терапию CVD в новую эру. В области FH было проведено множество клинических испытаний и опубликованы многообещающие данные. В этом обзоре изложены задачи генотерапии сердечно-сосудистых заболеваний.