Целенаправленная доставка мРНК приведет к более дешевым лекарствам от многих болезней


Фото из открытых источников
Исследования на животных показывают, что технология мРНК вакцин против COVID-19 может быть адаптирована для доставки генетического материала в стволовые клетки крови в костном мозге. Это должно привести к более качественным и дешевым методам лечения широкого спектра состояний, от наследственных заболеваний и инфекционных заболеваний, таких как ВИЧ, до даже старения.
 
«С помощью одной инъекции вы можете изменить судьбу клеток. Это будущее медицины», — говорит Стефано Ривелла из Детской больницы Филадельфии. 
 
мРНК, или матричные РНК, несут инструкции по созданию белков. Их можно заставить давать клеткам инструкции производить любой белок, который мы захотим, включая те, которые необходимы для различных форм редактирования генома CRISPR. Таким образом, возможность вводить мРНК в стволовые клетки крови открывает широкий спектр возможностей.
 
Стволовые клетки в костном мозге производят многие типы клеток, в том числе эритроциты и иммунные клетки, которые борются с болезнями. Некоторые наследственные заболевания, поражающие клетки крови, от бета-талассемии до тяжелого комбинированного иммунодефицита, уже можно вылечить путем удаления стволовых клеток крови у человека, исправления вызывающих их мутаций и замены клеток в костном мозге. Например, ожидается, что вскоре будет одобрено лечение серповидно-клеточной анемии с помощью редактирования генов CRISPR.
 
Но есть две основные проблемы с этим подходом. Во-первых, индивидуальный характер лечения. делает это очень трудоемким и дорогостоящим.
 
Во-вторых, прежде чем модифицированные стволовые клетки крови будут возвращены в организм, некоторые из существующих стволовых клеток крови в костях должны быть уничтожены, чтобы освободить место для них. Это делается с помощью высокотоксичных препаратов, которые могут вызывать серьезные побочные эффекты и обычно приводят к бесплодию.
 
Модификация стволовых клеток крови внутри организма может решить обе эти проблемы, поэтому многие команды по всему миру работают над этим.
 
Ривелла и его коллеги начали с крошечных жировых шариков, обнаруженных в мРНК-вакцинах, называемых липидными наночастицами. При введении в мышцы эти наночастицы доставляют мРНК в мышечные клетки, которые затем производят белки, кодируемые мРНК, в течение нескольких дней, пока мРНК не разрушатся.
 
Если вместо этого в кровоток ввести липидные наночастицы, почти все они будут поглощены клетками печени. Это может быть полезно для лечения заболеваний печени, но является проблемой для большинства других состояний. Чтобы поместить наночастицы в стволовые клетки крови, команда прикрепила антитела, которые связываются с белком, обнаруженным на поверхности стволовых клеток.
 
В отличие от вирусов, которые некоторые группы использовали для доставки мРНК в клетки, липидные наночастицы могут нести очень большие мРНК. «До сих пор все, что мы хотели инкапсулировать, нам вполне удавалось», — говорит Хамиде Пархиз из Пенсильванского университета.
 
Ривелла, Пархиз и их коллеги провели серию экспериментов на мышах, чтобы показать, что липидные наночастицы, нацеленные на антитела, могут доставлять мРНК в стволовые клетки крови. Например, после инъекции наночастиц, содержащих мРНК, кодирующую светящийся белок под названием люцифераза, клетки костного мозга в бедренных костях мышей загорелись.
 
По словам Ривеллы, было модифицировано до 60 процентов стволовых клеток. Многие клетки печени также загорелись, потому что липидные наночастицы, нацеленные на антитела, все еще поглощались клетками печени. По его словам, для многих целей это не имеет значения. Например, это не проблема, если мутации, вызывающие серповидно-клеточную анемию, фиксируются как в печени, так и в костном мозге.
 
Но для некоторых целей это имеет значение. Поэтому команда добавила к мРНК «переключатель», который отключается молекулой, обнаруженной только в клетках печени. Это предотвратило выработку люциферазы печенью, но костный мозг все равно вырабатывал ее.
 
Затем исследователи использовали этот подход для доставки мРНК, которая вызывает самоубийство клеток, чтобы убить стволовые клетки крови, не повреждая другие ткани. Это означает, что этот метод может заменить высокотоксичные препараты, используемые в настоящее время для «освобождения места» для трансплантации костного мозга, устраняя побочные эффекты.
 
«Это объединение феноменальных технологических достижений, которые не только улучшат подходы к лечению генетических заболеваний в развитых странах, но и обещают глобальный доступ», — говорит Сук Си Де Равин из Национального института аллергии и инфекционных заболеваний, который занимается генной терапией.