Что такое невирусная доставка РНК и как она поможет вылечить гепатит B
В генах человека заложены не только цвет его глаз и склонность к полноте, но и неизлечимые болезни. Если найти «поломку», можно ее устранить. Правда, для этого требуется доставить недостающий кусочек генома в нужное место. Расскажем, как это предлагают делать ученые Университета «Сириус».
Около десяти лет назад появилась технология исправления генетических мутаций с помощью специальных редакторов, а позже были разработаны инструменты, которые можно приспособить для борьбы с болезнями, ранее считавшимися неизлечимыми. Проблема в том, что нет подходящего способа доставки «правильного»
Дмитрий Костюшев на Саммите разработчиков лекарственных препаратов «Сириус.Биотех»
Фото: © Пресс-служба «Сириуса»
фрагмента генома в нужные органы и ткани, объясняет старший научный сотрудник направления «Медицинская биотехнология» Научного центра трансляционной медицины Университета «Сириус», заведующий лабораторией генетических технологий Сеченовского университета Дмитрий Костюшев.
«Например, чтобы избавить человека от кардиомиопатии, нужно исправить нарушенный ген, его нуклеотидную последовательность в определенных клетках сердца. Сделать это сейчас невозможно», — говорит он.
Дмитрий и его коллеги уже шесть лет пытаются решить эту задачу. Первоначально они сконцентрировались на лечении хронического гепатита В и разработали метод полного подавления этой тяжелой вирусной инфекции. Они отмечают, что печень — один из самых простых органов для доставки нуклеиновых кислот.
Первые вакцины от гепатита В были получены от больных с хроническим течением инфекции. Из плазмы их крови брали вирусоподобные частицы, не проявлявшие инфекционных свойств (так называемый австралийский антиген, обнаруженный у местных аборигенов в 60-х годах прошлого века), и использовали его в качестве препарата. На смену такому подходу пришли вакцины, полученные генно-инженерным способом. Они считаются более безопасными.
При этом оказалось, что разработанная для лечения гепатита технология упаковки и доставки РНК-комплексов имеет большие перспективы. С ее помощью можно направлять биологические наночастицы в разные ткани и органы — например, в сердце, почки, а также в некоторые виды опухолей и эффективно их там распределять. Они же способны проникать в мозг через гематоэнцефалический барьер.
Как это работает?
К вопросу доставки составляющих для восстановления генов подошли с точки зрения классической физики, рассказывает главный научный сотрудник направления «Биоматериалы» Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус» Денис Анохин.
Денис Анохин
Фото: © Пресс-служба «Сириуса»
«Мы занимаемся жидкими кристаллами и знаем, как из маленьких молекул собирать большие объекты. Мы научились создавать полимерсомы — синтетический аналог липосомы. Если объяснять по-простому, это пузыри, которые собираются из липидов. Их основная проблема в том, что они очень нестабильны и легко разрушаются — например, в токе крови при прохождении через клеточную мембрану. А их важное преимущество — биосовместимость: они имеют механизм проникновения в клетку. Оказалось, что синтетические вещества тоже часто ведут себя как живые системы, то есть реагируют на внешние факторы», — объясняет он.
Разработчики применяют метод изготовления растворов комплексов жидкокристаллических амфифильных молекул, мезогенов и цепей ДНК. Так они получают очень адаптивный материал, который можно сделать чувствительным, например, к изменению температуры, влажности или к УФ-излучению. Если из него сформировать везикулу и доставить в клетку, можно нагреть ее и разрушить, чтобы точечно ввести раствор в нужное место. Есть и другие способы нарушить целостность везикулы. Например, подбирая силу взаимодействия между мезогеном и ДНК, можно получить pH-чувствительные везикулы, ведь в разных органах и тканях человека кислотность водных растворов разная, а заданные параметры позволят раскрыться везикуле и доставить нуклеиновые клетки по адресу.
Как получить патент на изобретение?
ЧитатьОбъединив возможности и свойства биополимеров и жидких кристаллов, ученые могут получить полимерсому размером от 40 до 700 нанометров. Другая особенность этого подхода — ДНК-цепочка встраивается в стенку, а не внутрь системы, так она обеспечивает механическую стабильность полимерсомы. Следующие задачи, которые решают эксперты, — эффективное проникновение полимерсомы в клетку и обеспечение ее (полимерсомы) выживаемости.
«Сейчас мы начинаем эксперименты по трансфекции. У нас есть готовые везикулы разного размера и состава. Будем смотреть на результаты. Пока мы создаем системы на спиртовой основе, но хотим перейти к водным. Правда, есть опасность, что при этом потеряем какие-то хорошие свойства. После проверки результатов трансфекции будет понятно, что нужно менять», — рассуждает Денис Анохин.
Если контейнер-доставщик докажет эффективность, начнется новый этап научной работы, на котором генетики должны будут предоставить нужную РНК.
Таким обычно изображают вирус гепатита В, который провоцирует цирроз и рак печени
Фото: © DestinaDesign / Shutterstock / FOTODOM
«Мы намерены добиться нашей первоначальной цели — довести до создания лекарственного препарата новую технологию лечения гепатита В. Хотим внедрить эти механизмы в практику, поскольку они могут найти очень широкое применение для любых подходов и биологических систем, которые связаны с доставкой РНК in vivo, будь это при локальной инъекции, при местном применении или внутривенном системном введении. Эта разработка может найти широкое применение, она универсальна и очень эффективна. Мы хотим, чтобы она стала платформой, которую могли бы использовать исследователи для решения практических задач — те, у кого есть инструмент для лечения заболевания, но нет системы доставки», — говорит Дмитрий Костюшев.
