Антисмысловые олигонуклеотиды защищают мозг мышей с прионной болезнью

Белок RBM3 экспрессируется при охлаждении организма. Ранее было показано, что он ассоциирован с нейропротективным эффектом гипотермии. Так, RBM3 стимулировал нейрогенез в мозге грызунов после повреждения и восстанавливал память у модельных мышей с прионной болезнью. Индукция экспрессии RBM3 считается перспективной терапевтической стратегией, однако системное охлаждение небезопасно для пациентов. Авторы новой работы предложили использовать для этой цели антисмысловые олигонуклеотиды (АСО).

Они предположили, что индуцированная холодом экспрессия RBM3 может регулироваться через исключение изоформы белка, которая присутствует при нормальной или высокой температурах. В экспериментах на мышиных гепатоцитах ученые выявили не описанный ранее экзон в составе эволюционно консервативного интрона 3 RBM3, содержащий семь преждевременных стоп-кодонов. Экзон получил обозначение E3a. Он не включался в мРНК RBM3 при более холодной температуре (34°C), но E3a-содержащие изоформы обнаруживались при более высокой температуре (38°C). Похожий температурозависимый паттерн сплайсинга E3a наблюдался в первичных нейронах гиппокампа мыши, а также в человеческих клетках.

Для изучения роли E3a в экспрессии RBM3 при разных температурах авторы с помощью CRISPR-Cas9 создали клетки, лишенные его. В контрольных клетках экспрессия мРНК и белка RBM3 регулировалась в зависимости от температуры, при этом в клеточных линиях без E3a при любой температуре сохранялся высокий уровень экспрессии RBM3.

На следующем этапе ученые сконструировали АСО против E3а гена RBM3. Они продемонстрировали на клетках, что экспрессию RBM3 можно контролировать с помощью АСО. В частности, трансфекция АСО индуцировала производство белка в первичных нейронах гиппокампа мыши при 37°C.

Затем АСО протестировали in vivo. Мыши хорошо переносили инъекцию антисмысловых олигонуклеотидов в желудочки мозга. Самый эффективный вариант АСО увеличивал концентрацию RBM3 в гиппокампе в 1,5 раза и был выбран для дальнейших экспериментов.

Нейропротективное действие АСО оценивали на мышах, моделирующих прионную болезнь. Животных, генетически предрасположенным к болезни, заражали прионами и на третью неделю после заражения вводили АСО. Эффективность лечения проверяли на 12-ю неделю — к этому времени погибали мыши, не получившие терапии. АСО не был токсичным для мышей. Более высокие уровни RBM3 в группе терапии были связаны с выраженной нейропротекцией: у семи из восьми мышей, получивших АСО, сохранились пирамидальные нейроны в областях гиппокампа СА1–3, тогда как у контрольных мышей нейроны в этих регионах были утрачены. АСО значительно снизил выраженность спонгиоза (губчатости) мозга при неизменном уровне прионного белока.

Таким образом, с помощью антисмысловых олигонуклеотидов можно индуцировать экспрессию RBM3 без охлаждения, что обеспечивает нейропротекцию в контексте быстро прогрессирующего нейродегенеративного заболевания. По словам авторов, такой подход может стать средством для предотвращения деменции у людей.

Потеря активности гена ACTN3 давала преимущество людям при миграции в более холодный климат