Můžeme zastavit progresi chronickeho onemocnění ledvin inhibici exprese genu pro TGF- beta1?

Stáhnout článek: PDF
Komentář ke článku

Matsuda H, Fukuda N, Ueno T, et al. Development of gene silencing pyrroleimidazole polyamide targeting the TGF- beta1 promoter for treatment of progressive renal diseases. J Am Soc Nephrol 2006;17:422–432.

Transformující růstový faktor β1 (TGF-β1) rozhodujícím způsobem přispívá k vývoji glomerulosklerózy a intersticiální fibrózy v různých experimentálních modelech chronického onemocnění ledvin a zvýšená exprese TGF-β1 byla prokázána i v glomerulech pacientů s různými glomerulopatiemi, např. u diabetické nefropatie (Yamamoto et al., 1993).

Japonští autoři se v komentované práci zaměřili na vliv inhibice exprese genu pro TGF-β1 na vývoj progresivního onemocnění ledvin u hypertenzních potkanů. Ke specifické inhibici exprese TGF-β1 použili polyamidy obsahující sekvence pyrolových a imidazolových bazí specificky inhibující vazbu transkripčního faktoru AP-1 (activator protein-1) na promotorový úsek genu pro TGF-β1. Účinek specifického pyrol-imidazolového polyamidu testovali na buněčné kultuře buněk HEK-293, na které tento polyamid specificky inhiboval vazbu AP- 1 na promotor TGF-β1. Pyrol-imidazolový polyamid také specificky inhiboval expresi TGF-β1 v mesangiálních buňkách. Po intravenózním podání fluoresceinem značeného polyamidu bylo možno prokázat silnou fluorescenci v ledvinách v jádrech glomerulárních a tubulárních buněk a svalových buňkách stěny aorty, moči, krvi, ale nikoli v játrech a ledvinách.

Experimenty in vivo byly provedeny u Dahlových potkanů citlivých na podání soli (potkani, u nichž dieta s vysokým obsahem soli vyvolává hypertenzi s následným hypertenzním poškozením ledvin). Podání specifického polyamidu neovlivnilo u Dahlových potkanů citlivých na podání soli, jimž byla podávána dieta s vysokým obsahem soli, hypertenzi, ale snížilo jejich proteinurii (resp. albuminurii) na úroveň normotenzních Dahlových potkanů citlivých na podání soli, jimž byla podávána dieta s nízkým obsahem soli. U hypertenzních Dahlových potkanů, kterým byla podávána dieta s vysokým obsahem soli, podávání polyamidu rovněž snížilo expresi mRNA pro TGF-β1, CTGF (connective tissue growth factor) α1 řetězec kolagenu typu 1 a fibronektin na úroveň Dahlových potkanů citlivých na sůl, jimž byla podávána dieta s nízkým obsahem soli. Polyamid také u hypertenzních Dahlových potkanů citlivých na sůl na dietě s vysokým obsahem soli výrazně snížil močovou exkreci TGF-β1 a imunofluorescenci TGF-β1 v kůře ledviny.

Autoři tedy vyvinuli specifický inhibitor exprese TGF-β1, který snížil v použitém experimentálním modelu albuminurii (proteinurii). Použití podobného postupu u lidí by mohlo vést k zastavení progrese, event. i k regresi chronických progresivních nefropatií.

Komentář

Expresi genů lze specificky inhibovat např. tzv. antisense oligonukleotidy či pomocí malé interferující RNA (siRNA). Hlavní nevýhoda těchto postupů ale spočívá v možnosti degradace těchto oligonukleotidů nukleázami (Dervan, 2001).

Expresi genů lze ale stejně specificky inhibovat polyamidy tvořenými sekvencemi pyrolů a imidazolů, které dle pořadí těchto dvou heterocyklů specificky inhibují guanincytosinové nebo adenin-thyminové páry bazí. Pro každý gen lze tedy konstruovat selektivní pyrol-imidazolové polyamidy, které specificky inhibují vazebná místa různých transkripčních faktorů na jejich promotory. Hlavní výhodou těchto polyamidů je ve srovnání s antisense oligonukleotidy nebo malými interferujícími RNA jejich rezistence na nukleázy. Na rozdíl od úseků DNA a RNA také nevyžadují žádné specifické systémy (např. virové vektory) zajišťující jejich dodávku do tkání.

Pomocí specifických polyamidů lze tedy v experimentu studovat vliv inhibice různých genů na vývoj různých experimentálních modelů nemocí (včetně experimentálních nefropatií) a do budoucna by specifické polyamidy mohly být využity i v genové terapii. Přímá inhibice kódujících sekvencí specifickými polyamidy je obtížná vzhledem k tomu, že polyamidy jsou během transkripce z dvojvláknové DNA odstraněny. Kódující sekvence lze ale u infekčních (virových) i nádorových onemocnění inhibovat jejich alkylací pomocí alkylačních polyamidů. U chronických nenádorových onemocnění (včetně progresivních nefropatií) se jako nadějnější jeví inhibice exprese DNA nealkylujícími polyamidy, které se váží na regulační sekvence (promotory) příslušných genů.

Komentovaná práce poprvé prokázala možnost použít specifických polyamidů i k ovlivnění vývoje chronických nefropatií. Autoři použili model Dahlových potkanů citlivých na sůl, u nichž dochází při podávání diety s vysokým obsahem soli k vývoji těžké hypertenze, glomerulosklerózy a intersticiální fibrózy současně se zvýšenou expresí TGF- -β1 v kůře ledviny (Tamaki et al., 1996). V modelu Dahlových potkanů citlivých na sůl, jimž byla podávána dieta s vysokým obsahem soli, bylo již dříve prokázáno, že podáním protilátky proti TGF-β1 lze navodit pokles krevního tlaku, proteinurie i glomerulosklerózy a intersticiální fibrózy (Dahly et al., 2002). Dle komentované práce lze podobného účinku dosáhnout i podáním specifického polyamidu.

Použití specifických polyamidů selektivně inhibujících vybrané geny by se do budoucna mohlo stát klinicky schůdnější cestou k ovlivnění vývoje dosud obtížně léčitelných chorob, včetně progresivních nefropatií, než podávání monoklonálních protilátek s potenciálně omezeným tkáňovým průnikem.

Literatura