Дослідники з США випробували на мишах епігенетичне придушення гена одного з білків, відповідальних за передачу больового сигналу, за допомогою генетичних редакторів Cas9 і ZNF. На різних моделях такий підхід призвів до зниження больової чутливості у тварин, повідомили вчені в статті в
Біль виникає в результаті активації відростків первинних чутливих (афферентних) нейронів, тіла яких лежать у спинному мозку. Шляхом активації іонних каналів на мембранах цих нейронів сигнал передається по спинному мозку вище і в кінцевому підсумку досягає головного мозку.
Вивчення рідкісного генетичного захворювання, при якому у людей відсутня чутливість до болю, дозволило виявити, що до такого ефекту призводить мутація, що вимикає ген, який кодує іонний натрієвий канал ізотипу 1.7. Спроби створити селективний інгібітор цього каналу не увінчалися успіхом, оскільки різні ізотипи занадто схожі за структурою. Водночас тимчасове придушення експресії гена могло б призвести до схожого терапевтичного ефекту.
Дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго під керівництвом Тоні Якша (Tony Yaksh) і Прашанта Малі (Prashant Mali) для перевірки цієї гіпотези застосували епігенетичні редактори - штучні репресори на основі інструментів редагування генів CRISPR-Cas9 і цинковопальцевих нуклеаз (ZNF. Першим таким інструментом став білок dCas9 з інактивуючою мутацією, яка призводить до того, що білок зв'язується в потрібному місці з ДНК, але не ріже її. До білка dCas9 приєднали репресорний домен KRAB. Паралельно генетики приєднали домен KRAB до білка, що розпізнає мішень у SCN9A за допомогою ДНК-сполучного домену «цинкових пальців».
На клітинній моделі нейронів дослідники переконалися, що обидва епігенетичні редактори синтезуються і пригнічують експресію. Далі репресори перевірили на трьох мишачих моделях з гіперчутливістю до болю - індукованою запаленням (модель травми), хімічно індукованою нейропатією (модель хіміотерапії) і викликаною неспецифічною активацією пуринових рецепторів.
Як засіб доставки редакторів використовували аденоасоційовані віруси 9 типу (AAV9), які вводили в спинний мозок інтратекально. Чутливість тварин до болю різними стимулами (тепло, холод, дотик) оцінювали за швидкістю відпочивання лапи, до якої застосовували стимул.
Виявилося, що обидві епігенетичні платформи призводять до придушення експресії гена іонного каналу, проте на різних моделях ефект виявився різним. У моделі запалення мишей тестували на відгук на тепловий стимул, і експресія обох редакторів призвела до зниження чутливості до нього. У моделі нейропатії як стимули використовували дотик і холод, і генна терапія так само виявилася ефективною (приблизно на 50-80 відсотків від контролю). Результат терапії можна було спостерігати як мінімум протягом 44 і 15 тижнів для двох моделей, відповідно, при тому що виражений ефект можна було спостерігати приблизно через місяць від початку експерименту.
Це вже не перша спроба використовувати придушення експресії іонного каналу NaV 1.7 в терапевтичних цілях. Раніше дослідники перевіряли ефект вимикання гена, наприклад, за допомогою антисмислових нуклеотидів або РНК-інтерференції. Дослідники припускають, що генна терапія в лікуванні хронічного болю може стати хорошою альтернативою опіоїдним препаратам, зловживання якими в США розрослося до масштабів справжньої епідемії.