Исследование ученых Калифорнийского университета в Дэвисе показывает, что можно успешно доставлять генетический материал для редактирования дефектных генов в развивающихся клетках мозга плода. Технология, испытанная на мышах, может остановить прогрессирование генетически обусловленных заболеваниях мозга, таких как синдром Ангельмана и синдром Ретта, еще до рождения.
Генетические дефекты развития мозга можно исправить еще до рождения
Новое исследование ученых Калифорнийского университета в Дэвисе показало в экспериментах на мышах метод доставки мРНК для внутриутробного редактирования генов при генетических заболеваниях мозга.
Мозг плода мыши. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c05169
Идея доставки мРНК в клетки вместо того, чтобы пытаться затолкать туда необходимые белки, выглядит и неожиданной, и в тоже время достаточно надежной. Именно на доставке мРНК строятся вакцины от COVID-19, а они многократно проверены. Так что не исключено, что лекарства для лечения нейрозаболеваний прямо в утробе матери появится совсем скоро.
Принципиальная схема работы нового метода.
«Последствия применения этого инструмента для лечения заболеваний мозга очень велики. Потенциально мы можем исправить генетические аномалии на фундаментальном уровне в критические периоды развития мозга», — говорит старший автор исследования Айджун Ванг, профессор хирургии и биомедицинской инженерии Калифорнийского университета в Дэвисе.
Исследование опубликовано в журнале ACS Nano. Команда надеется разработать эту технологию для лечения генетических заболеваний, которые могут быть диагностированы во время пренатального тестирования. Лечение можно будет проводить еще в утробе матери, чтобы избежать новых повреждений по мере развития и созревания клеток.
Транспортная система с революционным способом доставки
Генное редактирование клеток в субвентрикулярной зоне мозга (SVZ), зоне SVZ и ганглиозном выступе (GE) мозга. Внутриутробная доставка мРНК/gРНК Cas9 с помощью ADP-LNPs приводит к широкомасштабному редактированию клеток в мозге плода.
Белки играют важнейшую роль в функционировании нашего организма. Они собираются в клетках на основе инструкций, поступающих от матричной РНК (мРНК). При определенных генетических заболеваниях гены экспрессируют (производят) больше или меньше белка, чем нужно организму. В таких случаях в организме могут возникнуть нарушения и необходимость заглушить гиперактивный ген или восполнить низкий уровень белка.
«Белки имеют большую и сложную структуру, что затрудняет их доставку», — говорит Ванг. — «Их доставка остается огромной проблемой и мечтой для лечения болезней». Вместо доставки белков ученые нашли способ доставить в клетки мРНК, которая поможет производить функциональные белки внутри клеток.
Этот метод доставки использует уникальную формулу липидных наночастиц (LNP) для переноса мРНК. Цель состоит в том, чтобы внедрить генетический материал мРНК в клетки. Затем мРНК будет транслировать инструкции для создания белков. Доставка мРНК с помощью LNP уже используется сегодня. Она находит применение в разработке вакцин, редактировании генов и заместительной терапии белками. В последнее время доставка мРНК стала еще более популярной благодаря ее использованию в вакцинах против COVID-19.