CRISPR-технология может открыть новую эру лечения нейродегенеративных заболеваний, включая СМА и БАС. Учёные из Стэнфордского университета разработали инновационную технологию на основе системы CRISPR-Cas13, которая позволяет точно доставлять РНК к повреждённым участкам внутри нейронов. Это открывает новые возможности для восстановления и даже регенерации нервных клеток при таких заболеваниях, как спинальная мышечная атрофия (СМА) и боковой амиотрофический склероз (БАС), а также после травм спинного мозга.
Работа, поддержанная Национальными институтами здравоохранения США (NIH), легла в основу нового класса терапии, который исследователи назвали «пространственная РНК-медицина» (spatial RNA medicine). Такой подход может кардинально изменить лечение нейродегенеративных заболеваний и травм нервной системы.
«Впервые нам удалось использовать мощь CRISPR-технологии, чтобы создать точный “почтовый индекс” внутри клетки, позволяющий доставлять молекулы РНК именно туда, где они нужны» — говорит старший автор исследования профессор Стэнли Ци (Stanley Qi).
CRISPR как “почтальон” внутри клетки
В последние годы учёные всё чаще обращают внимание на то, что местоположение РНК внутри клетки может быть не менее важным, чем её функция. Особенно это критично для нейронов — некоторые из них могут достигать в длину более одного метра. При старении, травмах или генетических мутациях механизмы транспорта РНК нарушаются, что приводит к тому, что жизненно важные молекулы не доходят до нужных участков.
«Терапевтическая РНК бесполезна, если она не попадает в нужное место внутри клетки» — объясняет профессор Ци.
Для решения этой проблемы исследователи использовали модифицированную версию CRISPR — CRISPR-Cas13, которая взаимодействует с РНК, а не с ДНК, как более известный Cas9. Обычно Cas13 действует как «молекулярные ножницы», разрезающие РНК. Однако в данном случае учёные переформатировали его так, чтобы он работал как “биологический почтальон”, способный перемещать РНК по заданным адресам внутри клетки.
Каждый участок внутри нейрона имеет свой уникальный “адрес”, представленный специфическими сигнальными молекулами. Ученые научились добавлять такие молекулы к системе CRISPR, направляя РНК точно туда, где они необходимы.
Эксперименты на нейронах мышей
Метод получил название CRISPR-TO (CRISPR-based Targeting of RNA to Organelles) и был протестирован в лабораторных условиях. Исследователи применили его к культурам нейронов головного мозга мышей, чтобы проверить, какие РНК могут способствовать росту нейритов — длинных отростков, через которые нейроны соединяются друг с другом.
Система CRISPR-TO успешно доставила РНК к кончикам нейритов, где образуются синапсы. В результате были выявлены несколько перспективных РНК-кандидатов, один из которых увеличил рост нейритов на 50% за 24 часа.
«Мы открываем новые РНК-мишени, способные стимулировать рост и регенерацию нейритов» — говорит Мэнтин Хань (Mengting Han), ведущий автор исследования Стэнли Ци.
Перспективы применения технологии
Исследователи уже используют CRISPR-TO для поиска дополнительных РНК, которые могли бы эффективно восстанавливать повреждённые нейроны у мышей и человека. По их словам, это лишь начало понимания того, как пространственная организация РНК может помочь в восстановлении мозга.
«Мы надеемся, что наша технология поможет определить самые эффективные РНК для создания новых терапевтических средств» — говорит профессор Ци.
На данный момент команда работает с эндогенными РНК — теми, которые естественным образом производятся в клетке. Но потенциально CRISPR-TO может быть использован и для управления РНК-основанными лекарствами, делая их более безопасными и эффективными.
«Просто наличие молекулы в клетке недостаточно. Она должна находиться в нужном месте в нужное время» — подчеркивает Ци. — «С помощью нашей точной и программируемой технологии можно целенаправленно доставлять любую РНК в любой тип клеток тела — прямо к месту повреждения».
Основные выводы:
- Разработана первая в мире система точной доставки РНК внутри клетки — CRISPR-TO
- Технология использует CRISPR-Cas13, перепрограммированный как «перевозчик»
- Позволяет доставлять РНК к конкретным участкам нейронов
- Может использоваться для активации самовосстановления нейронов
- Открывает возможность для новых методов лечения СМА, БАС и травм нервной системы
Источник: Stanford News
Автор оригинала: Jill Wu, Stanford Engineering
Перевод и адаптация: AI + редакторская правка https://nnd.name/
