Молекулярные хирурги для лечения болезни Хантингтона осваивают RIDE с помощью достижений CRISPR

Представьте себе крошечного, микроскопического хирурга, перемещающегося по телу и выполняющего точные генетические исправления именно там, где они необходимы. Это концепция новой революционной системы доставки для редактирования генов под названием RIDE — Ribonucleoprotein Delivery, недавно представленной в журнале Nature Nanotechnology. Эта система предлагает новый способ доставки CRISPR, мощного инструмента для редактирования генов, в определенные клетки тела. Исследователи протестировали RIDE на мышах и обезьянах, получив многообещающие результаты для таких заболеваний, как болезнь Хантингтона (БГ). Давайте углубимся в то, как эта инновационная система может повлиять на будущее лечения БГ.

Проблемы CRISPR

CRISPR произвела революцию в подходе ученых к генетическим заболеваниям, действуя как молекулярный инструмент «найти и заменить» для ДНК. При БГ, когда расширенный повтор CAG в гене хантингтина (HTT) приводит к разрушению клеток мозга, CRISPR потенциально может исправить или заглушить дефектный ген. Однако несколько ключевых проблем стояли на пути:

• Побочные эффекты — CRISPR должна быть очень точной, чтобы избежать случайных изменений в непреднамеренных частях генетического кода.

• Реакция иммунной системы — организм может распознать компоненты CRISPR как чужеродные захватчики и атаковать их.

• Целенаправленная доставка — Терапия должна достигать нужных клеток в головном мозге, особенно нервных клеток в самом центре мозга, который больше всего поражается при БГ, не затрагивая другие ткани.

RIDE стремится преодолеть эти препятствия, упаковывая CRISPR в сконструированные частицы, которым были предоставлены специфичные для мозга навигационные системы, позволяющие им направляться к определенным типам клеток.

Как работает RIDE

RIDE доставляет CRISPR в форме рибонуклеопротеинов, которые представляют собой предварительно сформированные комплексы редактирующего фермента и направляющей РНК — представьте себе это как генетическую навигационную систему, которая направляет RIDE именно туда, куда нужно. Комплекс упакован внутри вирусоподобной частицы, которая действует как защитный автомобиль. Эти частицы могут быть сконструированы с молекулярными метками, аналогично тому, как если бы вы ввели точный адрес в навигационную систему вашего автомобиля, чтобы они нацеливались на определенные клетки, обеспечивая точную доставку.

Ключевое новшество RIDE заключается в его способности настраиваться для различных типов клеток. Модифицируя внешнюю оболочку этих наночастиц с помощью определенных молекулярных меток, ученые могут направлять их к нужным клеткам, гарантируя, что механизм CRISPR достигнет правильных целей. Это большой шаг вперед для редактирования генов на основе CRISPR.

Чтобы визуализировать процесс, представьте себе доставляемую посылку. Современные подходы CRISPR могут осуществлять доставку в нужный район, но RIDE — это услуга «от двери до двери», которая доставляет посылку по точному адресу. Настройка RIDE позволяет отправлять механизм CRISPR именно туда, где он необходим, снижая побочные эффекты и повышая эффективность.

Тестирование RIDE для лечения БГ

Исследователи протестировали RIDE на мышах, моделирующих БГ, сосредоточив внимание на нейронах в стриатуме — центральной области мозга, наиболее пораженной БГ. Целью было заглушить или отредактировать мутировавший ген HTT, который вызывает БГ, чтобы замедлить или остановить прогрессирование заболевания.

Результаты были поразительными: у обработанных мышей наблюдалось снижение уровня белка HTT и улучшение поведения по сравнению с необработанными мышами с БГ, например, улучшился контроль движений на полосе препятствий. Важно отметить, что эффективность редактирования была намного выше, чем то, что было достигнуто с помощью других методов доставки, которые не имеют системы клеточной навигации, и было меньше признаков нежелательных генетических изменений или иммунных реакций.

Еще одним многообещающим аспектом RIDE является его потенциал для обеспечения длительного эффекта. Все результаты у этих мышей были достигнуты всего лишь одной инъекцией RIDE; им не нужно было постоянно вводить лечение. За мышами наблюдали более 110 дней (что довольно долго по меркам мыши!), и улучшения сохранялись.

Важным компонентом безопасности системы RIDE является то, что инструменты редактирования генов доставляются в виде собранного комплекса, а не в виде генетического материала. Это означает, что он находится рядом лишь короткое время, достаточное для выполнения своей работы, прежде чем быстро разрушиться естественными процессами клетки — еще один большой шаг вперед для этого подхода к редактированию генов на основе CRISPR. Это снижает риск стойких побочных эффектов, которые могут возникнуть в результате длительной активности CRISPR.

За пределами мышей

Чтобы по-настоящему оценить потенциал RIDE для лечения БГ у людей, исследователям необходимо было выйти за рамки мышей. Вот тут-то и пригодились исследования на обезьянах. Эти исследования помогают лучше понять, как RIDE может вести себя в системе, которая более тесно связана с людьми.

Безопасность была главным приоритетом, учитывая, что это лечение предполагает введение чего-либо непосредственно в мозг. Они использовали МРТ-сканирование, чтобы выявить какие-либо признаки повреждения мозга после инъекции RIDE, и ничего не обнаружили. Они проанализировали образцы ткани мозга и обнаружили, что RIDE действительно способен снижать уровень нерасширенного белка БГ в целевых областях. Таким образом, они видят последовательные результаты как на мышах, так и на обезьянах, что является хорошим знаком.

Исследователи также пошли дальше, чтобы подтвердить, что RIDE может работать в клетках человека. Для этого они использовали стволовые клетки, которые превратили в нейроны. Эти исследования проверили многие пункты, которые указывали на то, что эта технология работает: они смогли нацелиться на ген БГ и отредактировать его, и наблюдались на удивление минимальные побочные эффекты. Таким образом, они получили зеленый свет для RIDE и в модели на основе человека.

Что это значит для семей с БГ

Хотя эти результаты многообещающие, RIDE все еще находится на ранних стадиях разработки. Дальнейшие исследования на более крупных животных и, в конечном итоге, клинические испытания на людях будут необходимы, прежде чем этот подход можно будет рассматривать для клинического применения.

Однако это исследование является важным шагом вперед в области генной терапии. Оно демонстрирует, что RIDE может стать безопасным, эффективным и высокоточным методом доставки лекарств на основе CRISPR. И исследователи уже изучают способы расширения возможностей RIDE, включая возможность использования системной доставки.

Системная доставка может означать, что ученые смогут вводить RIDE в кровоток и доставлять его в клетки мозга. Это было бы невероятно и изменило бы правила игры для БГ и многих других генетических заболеваний. Научные прорывы в области CRISPR происходят быстро — эта технология может изменить ландшафт медицины, каким мы его знаем.

Взгляд в будущее

RIDE представляет собой захватывающий шаг вперед в поиске эффективных методов лечения БГ. Сочетая точность CRISPR с передовой системой доставки, которая нацелена на определенные типы клеток и отключается после редактирования, ученые все ближе подходят к тому, чтобы сделать генную терапию БГ реальностью. И эта команда не единственная, кто работает над этим типом подхода.

Хотя мы все еще находимся на ранних стадиях этого исследования, этот прорыв вселяет новую надежду в сообщество БГ. Это исследование дает представление о будущем, в котором мы, возможно, сможем лечить генетические заболевания, такие как БГ, с беспрецедентной точностью и эффективностью. Следите за обновлениями о том, как технологии редактирования генов, такие как RIDE, продолжают развиваться и расширять границы возможного в исследованиях БГ.

Подробнее

• Оригинальная исследовательская статья «Настраиваемые вирусоподобные частицы доставляют рибонуклеопротеин CRISPR–Cas9 для эффективной генной терапии глазного неоваскуляризации и болезни Хантингтона». (открытый доступ)