Механогенетика: генная инженерия против остеоартроза

Сотрудники Медицинской школы вашингтонского университета в Сент-Луисе научились программировать клетки хрящевой ткани на борьбу со стрессом и воспалением при физической нагрузке. Возможно, их разработка станет важной вехой на долгом пути к победе над деформирующим остеоартрозом - самой распространенной в мире патологии суставов и одной из главных причин утраты трудоспособности.

Основная причина развития остеоартроза – поражение хрящевой ткани на суставных поверхностях. В процессе заболевания происходит размягчение, истощение и даже изъязвление хряща, а также ряд изменений внутри кости. Формируются патологические костные выступы (остеофиты), образуются кисты.

В результате сустав теряет способность в полном объеме выполнять возложенные на него функции. Даже незначительная нагрузка зачастую приводит к появлению болей и развитию воспалительного процесса.

Чтобы исправить ситуацию, ученые изменили гены в клетках хрящевой ткани, запрограммировав их на производство лекарства для борьбы с воспалением. Выработку лекарства инициирует механический стресс, вызванный движением или другой нагрузкой. Таким образом, хрящевая ткань была обучена самостоятельно снабжать себя противовоспалительным лекарством по мере  необходимости.

Как описал этот процесс один из создателей, «это похоже на включение света. Когда зажигаешь свет, щелкаешь выключателем, и загорается лампочка. Но в данном случае переключатель – это механическая нагрузка на сустав, а лампочка – противовоспалительное средство».

Путь к этому изобретению был достаточно сложным. Первым делом, ученые определили ключевые пути в клетках, которые реагируют на стресс, вызванный нагрузкой: они вычислили наборы генов, активируемых в этот момент.

Посредством трансформации нужных генов, были получены клетки, способные выделять вещество, известное фармацевтам как «Анакинра». Так называется один из белков-антагонистов интерлейкина-1, используемый в терапии воспалительных заболеваний, в том числе, ревматоидного артрита.

При однократном применении или использовании короткими курсами, Анакинра не всегда приводит к достижению желаемого результата. Но высокий уровень безопасности позволяет использовать ее длительно. С новой технологией длительное применение этого вещества станет не только еще более безопасным, но и более удобным: хрящевая ткань сама сможет определить, когда необходимо выплеснуть в сустав очередную дозу лекарства.

Ученые полагают, что в будущем им удастся создать клетки, автоматически вырабатывающие как противовоспалительные, так и обезболивающие средства, а также факторы роста для регенерации хряща.