Може ли нов медицински подход да поправи дефектните гени преди раждането?
Ново изследване демонстрира, че биомедицински инструмент може сполучливо да доставя генетичен материал за редактиране на дефектни гени в разрастващите се мозъчни кафези на плода. Технологията, тествана върху мишки, може да има капацитета да спре развиването на генетично обусловени положения на невроразвитие, като синдрома на Анжелман и синдрома на Рет, преди раждането, предава EurekAlert.
„ Последиците от този инструмент за лекуване на неврологични положения са големи. Mожем евентуално да поправяме генетични аномалии на фундаментално равнище по време на сериозни интервали от развиването на мозъка “, споделя старшият създател на проучването Айджун Уанг , професор по хирургия и биомедицинско инженерство в Калифорнийския университет в Дейвис .
Изследването, което е резултат от съдействието сред лабораторията на Уанг и лабораторията на Мурти в Калифорнийския университет в Бъркли, е оповестено в края на октомври в ACS Nano. Екипът се надява да създаде тази технология за лекуване на генетични болести, които могат да бъдат диагностицирани по време на пренатални проби. Лечението може да се ползва още в утробата на майката, с цел да се избегнат по-големи увреждания при развиването и съзряването на клетките.
Сложна транспортна система с революционен способ за доставка
Протеините имат решаваща роля за действието на нашите тела. При някои генетични положения гените експресират (произвеждат) повече или по-малко протеини, в сравнение с тялото се нуждае. В такива случаи може да настъпи дисрегулация в организма.
Учените са разкрили метод да доставят осведомителна РНК (мРНК) на клетките, която ще бъде превърната във функционални протеини. Този способ на доставка употребява неповторима формула на липидни наночастици (LNP) за преместване на мРНК. Целта е да се вкара (трансфектира) генетичният материал на мРНК в клетките. След това мРНК ще преведе инструкциите за създаване на протеини.
В неотдавнашна публикация в Nature Nanotechnology , Уанг, Мурти и техният екип разказват нова LNP дефиниция за безвредно и ефикасно снабдяване на мРНК. LNP, носещи мРНК, би трябвало да доближат до клетките, където ще бъдат признати посредством развой, прочут като ендоцитоза. Там клетката унищожава LNP носителя, което разрешава освобождението на мРНК товара.
„ Разработените в това проучване LNP употребяват нов киселинен разградим свързващ детайл (линкер), който разрешава на LNP бързо да се разграждат вътре в клетките. Новият линкер също по този начин разрешава LNPs да бъдат създадени по този начин, че да имат по-ниска токсичност “, споделя Нирен Мурти, професор по биоинженерство в Калифорнийския университет в Бъркли и съизследовател по този план.
Ефективността е тясно обвързвана с токсичността. Ако успеваемостта на асимилиране е ниска, учените ще би трябвало да употребяват доста наночастици. Това значи многократни (или високи) дози, които могат да провокират отровен имунен отговор.
„ Най-голямата спънка за снабдяване на мРНК в централната нервна система до момента беше токсичността, която води до инфектиране “, споделя Уанг.
Проучването демонстрира, че методът LNP е по-ефективен при транслацията на мРНК, което понижава нуждата от евентуално токсични дози.
Изпращане на управлението за основаване на ензима CAS9 за редактиране на гени
В новото изследване се разказва потреблението на технологията LNP за доставка на мРНК Cas9 за лекуване на генетични болести на централната нервна система в утробата. Изследователите са тествали своя инструмент върху гена, виновен за синдрома на Анжелман, рядко срещано положение на неврологично развиване.
При генетичното заболяване уврежданията се натрупват по време на бременността и скоро след раждането. Изследванията демонстрират, че е по-ефективно терапиите да се доставят до мозъчните кафези, преди кръвно-мозъчната преграда при бебетата да е изцяло завършена. Така че колкото по-рано се случи корекцията, толкоз по-добре. Идеята е да се спре развиването на болестта в детска възраст.
Изследователите инжектират LNP с мРНК във вентрикулите на мозъка на плода при модел на мишка. МРНК се трансформира в CAS9 - протеин, който работи като ножица за редактиране на гени. Произведеният CAS9 ще редактира гена, виновен за синдрома на Анжелман.
„ мРНК е като справочник на Лего, в който има указания за сглобяване на частите, с цел да се образуват функционални протеини. Самата клетка разполага с всички елементи за създаване на CAS9. Ние просто би трябвало да предоставим последователността на мРНК, а клетката ще я одобри и ще я преведе в протеини “, изяснява Уанг.
Открития
Проучването сподели, че инструментът LNP е доста ефикасен при доставянето на мРНК, която се трансформира в CAS 9.
С помощта на тракери откривателите могат да видят всички неврони, които са редактирани в мозъка. Проучването им демонстрира, че наночастиците са били възприети от разрастващите се невронни стволови и прогениторни кафези на мозъка. Наночастиците са довели до редактиране на гени в 30 % от мозъчните стволови кафези в модела на мишка.
„ Трансфектирането на 30 % от целия мозък, изключително на стволовите кафези, е огромно достижение. Тези кафези мигрират и се популяризират на доста места в мозъка с по-нататъшното развиване на плода “, споделя Уанг.
В проучването, до момента в който развиването на плода продължава, стволовите кафези се развъждат и мигрират, с цел да образуват централната нервна система. Проучването разкрива, че повече от 60 % от невроните в хипокампуса и 40 % от невроните в кората на основния мозък са трансферирани.
„ Това е доста обещаващ способ за генетични положения, засягащи централната нервна система. Когато бебетата се родят, доста от невроните биха могли да бъдат поправени. Това значи, че бебето може да се роди без признаци “, изяснява Уанг.
Уанг чака да види още по-висок % трансферирани кафези в модел на болна мишка.
„ Лошите неврони с разновидности могат да бъдат убити от натрупването на признаци на заболяването, а положителните да останат и да се развъждат. Това може да докара до повишение на лечебната успеваемост. Ако знаем задоволително добре по какъв начин работят клетките, можем да използваме тези познания, с цел да си сътрудничим с естествено зараждащите пътища в клетката “, споделя той.
