ДНК-терапия снизила «плохой» холестерин почти на 50% без статинов

Повышенный холестерин способен годами незаметно повреждать артерии, повышая риск сердечных заболеваний и других сердечно-сосудистых проблем. Исследователи из Университета Барселоны и Университета Орегона разработали экспериментальную стратегию, которая может стать новым способом снижения уровня холестерина.

Подход нацелен на PCSK9 — белок, играющий ключевую роль в регуляции уровня холестерина липопротеинов низкой плотности (ЛНП-холестерина), часто называемого «плохим» холестерином. Подавляя PCSK9, терапия помогает клеткам выводить больше холестерина из кровотока, что потенциально уменьшает накопление жировых бляшек в артериях, ведущее к атеросклерозу.

Вместо статинов исследователи использовали молекулы, называемые полипуриновыми шпильками (polypurine reverse Hoogsteen hairpins, PPRH). Эти специально сконструированные ДНК-молекулы способны вмешиваться в работу определённых генов — в данном случае они применялись для снижения выработки PCSK9.

Результаты опубликованы в журнале Biochemical Pharmacology. Работу возглавили Карлес Х. Сьюдад и Вероника Ноэ, профессора факультета фармации и пищевых наук Университета Барселоны и Института нанонауки и нанотехнологий (IN2UB), совместно с Натали Памир из Университета Орегона в Портленде (США). Исследование поддержано проектами Министерства науки, инноваций и университетов Испании (MICINN) и Национальных институтов здоровья США (NIH).

PCSK9 (протеинконвертаза субтилизин/кексин типа 9) стал важной мишенью сердечно-сосудистой медицины за последнее десятилетие из-за своего влияния на метаболизм холестерина. Клетки используют рецепторы ЛНП для захвата ЛНП-холестерина, циркулирующего в крови. PCSK9 нарушает этот процесс, сокращая число рецепторов ЛНП на поверхности клеток. Когда рецепторов, выводящих холестерин, меньше, больше ЛНП-холестерина остаётся в кровотоке, что способствует гиперхолестеринемии. Новая стратегия пытается остановить этот процесс ближе к источнику — снижая экспрессию самого гена PCSK9.

Полипуриновые шпильки — это короткие одноцепочечные ДНК-молекулы, известные как олигонуклеотиды. Они сконструированы так, чтобы распознавать и связывать строго определённые последовательности ДНК или РНК. Связавшись с мишенью, они могут вмешиваться в транскрипцию гена — процесс, посредством которого клетки создают РНК по ДНК-инструкциям.

В исследовании тестировались две PPRH — HpE9 и HpE12. Обе снижали уровни РНК и белка PCSK9 и одновременно повышали уровень LDLR — рецептора, помогающего клеткам поглощать ЛНП-холестерин.

«Конкретно, одно из плеч каждой цепи полипуринов HpE9 и HpE12 специфично связывается с полипиримидиновыми последовательностями экзонов 9 и 12 гена PCSK9 соответственно по Уотсону-Крику», — отмечает профессор Карлес Х. Сьюдад с кафедры биохимии и физиологии. Такое связывание нарушает транскрипцию гена — либо дестабилизируя работу РНК-полимеразы, фермента, производящего РНК, либо препятствуя присоединению факторов транскрипции к ДНК.

Технику также проверили in vivo на трансгенных мышах, созданных для экспрессии человеческого гена PCSK9. Наиболее сильные результаты дала молекула HpE12. «Результаты показывают, что и HpE9, и HpE12 высокоэффективны в клетках HepG2. HpE12 снижает уровень РНК PCSK9 на 74%, а уровень белка — на 87%. У трансгенных мышей однократная инъекция HpE12 снижает плазменный уровень PCSK9 на 50%, а уровень холестерина — на 47% на третий день», — говорит профессор Вероника Ноэ.

Полученные данные указывают, что подавление PCSK9 с помощью PPRH может повышать доступность рецепторов ЛНП и помогать клеткам выводить больше холестерина из кровотока. В принципе, это могло бы уменьшать количество холестерина, идущего на образование бляшек в стенках артерий. Однако, поскольку снижение холестерина продемонстрировано на мышах, потребуются дополнительные исследования, чтобы определить, безопасен и эффективен ли подход у людей.

PCSK9 уже является мишенью нескольких холестеринснижающих препаратов. Исследовались подходы подавления гена с помощью малых интерферирующих РНК (сиРНК), антисмысловых олигонуклеотидов и CRISPR. Например, инклисиран — препарат на основе сиРНК, снижающий выработку PCSK9. На белок также нацелены моноклональные антитела эволокумаб и алирокумаб.

Исследователи полагают, что PPRH могут стать ещё одним вариантом. По их словам, эти молекулы обладают рядом практических преимуществ: относительно недорогое производство, стабильность и низкая вероятность вызвать иммунный ответ. «PPRH, особенно HpE12, — это терапевтические олигонуклеотиды со множеством преимуществ, включая низкую стоимость синтеза, стабильность и отсутствие иммуногенности. Кроме того, подход на основе PPRH против PCSK9 не приводил бы к побочным эффектам вроде миопатий, ассоциированных с терапией статинами», — заключают авторы.

Если будущие исследования подтвердят результаты на людях, нацеливание на PCSK9 с помощью полипуриновых шпилек может со временем дополнить растущий арсенал средств для снижения ЛНП-холестерина и защиты сердечно-сосудистого здоровья.