Сделано в лаборатории: мРНК оживляет поврежденные органы

Исследователи из Университета Питтсбурга работают над новаторской технологией, которая может кардинально изменить подход к лечению терминальной стадии заболеваний печени и других жизненно важных органов, потенциально снижая необходимость в трансплантациях. Команда, возглавляемая профессором Алехандро Сото-Гутьерресом, использует мРНК — молекулы, которые играют ключевую роль в синтезе белков, — чтобы попытаться восстановить функции поврежденных органов, таких как печень, почки, сердце и легкие. В основе этой методики лежат разработки, использованные ранее при создании некоторых вакцин против COVID-19. Уже в следующем году исследователи планируют начать клинические испытания на пациентах с терминальной стадией заболевания печени.

Заболевания печени, вызванные употреблением алкоголя, вирусными инфекциями (например, гепатитом) и накоплением жира в печени, могут приводить к образованию рубцовой ткани и, в конечном счете, к отказу органа. Раньше считалось, что такие повреждения необратимы на поздних стадиях. Однако Сото-Гутьеррес и его коллеги смогли доказать, что этот процесс может быть обратим. Эксперименты на крысах и органах, изъятых у пациентов во время трансплантаций в Медицинском центре Университета Питтсбурга, продемонстрировали возможность восстановления поврежденной ткани печени.

Для разработки мРНК и методов ее доставки в клетки печени человека команда Сото-Гутьерреса объединилась с известным иммунологом Дрю Вейсманом из Университета Пенсильвании, лауреатом Нобелевской премии 2023 года за новаторские исследования мРНК. Вместе они возглавляют недавно созданный Центр транскрипционной медицины , основной задачей которого является внедрение этих новых технологий в клиническую практику.

Один из последних этапов эксперимента включал доставку экспериментальной терапии мРНК в человеческую печень, которая была извлечена в ходе трансплантации. Печень, пораженная циррозом, была взята у 47-летнего мужчины, которому требовалась пересадка нового органа. Когда орган был извлечен из переносного контейнера, его состояние было очевидным: печень была твердой, мраморной и покрытой бугорками — типичными признаками цирроза, вызванного образованием обширной рубцовой ткани, заменяющей здоровые клетки. После инфузии печени экспериментальной мРНК-терапией орган поместили в специальную кислородсодержащую среду для поддержания его жизнеспособности на несколько дней.

Цель этой терапии заключается в том, чтобы вернуть органу способность выполнять свои функции, устранив последствия тяжелого поражения. Важным компонентом этой терапии является фактор транскрипции HNF4 alpha — своеобразный "главный переключатель", управляющий работой множества генов в клетках печени. В здоровых клетках печени уровень HNF4 alpha высок, что позволяет клеткам полноценно выполнять свои функции. Однако в пораженных циррозом клетках этот уровень почти отсутствует.

Используя мРНК, команда Сото-Гутьерреса стремится доставить в клетки печени код, необходимый для восстановления уровня HNF4 alpha, что в свою очередь, должно привести к восстановлению функций печени. В ходе предыдущих экспериментов, результаты которых были опубликованы в 2021 году, исследователям удалось оживить человеческие клетки печени в лабораторных условиях. Позднее они протестировали терапию на крысах с циррозом и печеночной недостаточностью. Крысы, получавшие инъекции HNF4 alpha каждые три дня в течение трех недель, стали более активными, тогда как у контрольной группы, не получавшей лечение, состояние продолжало ухудшаться, и они в конечном итоге погибли, что соответствовало ожидаемому исходу при их стадии заболевания. Некоторые из крыс, получавших терапию, оставались живыми даже через шесть недель после начала лечения.

Важным этапом эксперимента стало тестирование инфузий мРНК на печени, изъятой у пациентов в процессе трансплантации. Хотя наблюдение за этими органами после удаления из тела ограничено несколькими днями, эксперимент показал, что через шесть часов после инфузии уровень HNF4 alpha в клетках начинает повышаться и сохраняется на протяжении двух-трех дней. Это увеличение уровня HNF4 alpha приводит к росту других жизненно важных белков, таких как альбумин, что может оказаться решающим фактором в вопросе о необходимости трансплантации.

Идеальный сценарий, который видят исследователи, — это амбулаторное лечение, при котором пациенты могли бы получать инъекции мРНК раз в неделю или каждые две недели, возвращаясь домой после процедуры. Однако на первых этапах клинических испытаний терапия будет тестироваться на тяжелобольных пациентах в стационаре, чтобы убедиться в ее безопасности.

Команда также изучает возможность применения этой технологии для лечения других органов, таких как легкие и почки, которые страдают от хронических заболеваний. Если удастся идентифицировать аналогичные факторы транскрипции для этих органов, перспективы применения мРНК-терапии могут значительно расшириться.

Эксперты в области трансплантологии, такие как Джош Левитски из Северо-Западного университета, подчеркивают необходимость новых методов лечения хронических заболеваний печени, так как текущие методы направлены лишь на замедление прогрессирования болезни и облегчение симптомов, но не устраняют саму причину. Если концепция перепрограммирования клеток печени с помощью мРНК подтвердится в клинических исследованиях, это может стать настоящим прорывом в медицине.

Тем не менее, остается множество вопросов. Насколько эффективно можно будет обратить процесс повреждения? Потребуется ли пациентам постоянное лечение, или их органы смогут восстановиться до такой степени, что необходимость в терапии отпадет? Сможет ли печень полностью восстановиться до нормального состояния?

Несмотря на неопределенность, исследования продолжаются, и перспективы использования мРНК для лечения тяжелых заболеваний печени и других органов выглядят многообещающими. Если результаты клинических испытаний подтвердят эффективность этой методики, это может привести к радикальным изменениям в подходе к лечению многих хронических заболеваний, давая пациентам новые шансы на выздоровление без необходимости пересадки органов.