ДНК и РНК преодолевают гематоэнцефалический барьер с помощью холестерина

Исследователи из Японии и США показали, что олигонуклеотидный комплекс ДНК-РНК, ковалентно связанный с холестерином, проникает через гематоэнцефалический барьер. Технологию доставки, основанную на результатах этого исследования, можно использовать для нокдауна генов, участвующих в развитии нейродегенеративных заболеваний.

Credit:

Eraxion | 123rf.com

Терапия антисмысловыми олигонуклеотидами в перспективе может вылечить генетически детерминированные нейродегенеративные заболевания путем подавления активности определенных матричных или некодирующих РНК. Одноцепочечный антисмысловой олигонуклеотид, содержит Спинраза (нусинерсен), одобренный препарат для лечения спинальной мышечной атрофии, который модулирует сплайсинг пре-мРНК гена SMN2. Однако препараты на основе олигонуклеотидов плохо проходят через барьер между кровью и цереброспинальной жидкостью, а также гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Поэтому, например, Спинразу вводят непосредственно в спинномозговую жидкость. Инвазивным методам хочется найти альтернативу.

Известно, что лишь небольшие гидрофобные молекулы размером меньше 450 кДа успешно преодолевают ГЭБ, связываясь с переносчиками. Исследователи из Токийского медицинского и стоматологического университета вместе с американскими коллегами из Ionis Pharmaceuticals (компания — производитель Спинразы) разработали технологию для доставки лекарств на основе антисмысловых олигонуклеотидов, конъюгированных с холестерином, которая поможет преодолеть это ограничение.

Ученые синтезировали 14 липофильных конъюгатов — молекул, в которых ДНК-РНК-гетеродуплекс был связан через фосфатную группу с различными гидрофобными молекулами, в том числе природными жирными кислотами и стеринов. Затем проверили, какой из комплексов будет успешнее доставляться в ЦНС мыши. ДНК в составе комплекса должна была нокаутировать ген некодирующей РНК, ассоциированной с метастазирующей аденокарциномой легких (Malat1). После введения конъюгата уровни Malat1 в коре головного мозга измеряли с помощью количественной ПЦР. Для сравнения использовали одноцепочечный олигонуклеотид, не конъюгированный с липидом.

Конъюгаты на основе длинноцепочечных жирных кислот, такие как лауриновая, стеариновая, или α-токоферола, умеренно подавляли экспрессию Malat1 в ЦНС. Но самым эффективным оказался конъюгат холестерина, который уменьшал уровень экспрессии Malat1 на 60% при однократном внутривенном введении. Подробно о результатах ученые рассказали в видео на YouTube.

Исследователи подтвердили, что полученный результат не связан с нарушением целостности сосудистых стенок. Они также исследовали фармакокинетику препарата при многократном введении, а также при введении под кожу: это особенно актуально, поскольку такие инъекции пациент может делать себе даже самостоятельно. Успешность разработки подтвердили на мышиных моделях нейродегенеративных заболеваний — миотонической дистрофии 1 типа, болезни Александера и бокового амиотрофического склероза.

«Наша инновационная терапевтическая платформа для доставки антисмысловых олигонуклеотидов из крови в мозг может произвести революцию в лечении нейродегенеративных заболеваний», — утверждает первый автор исследования Таканори Ёкота.

Источники

Nagata, T, et al. Cholesterol-functionalized DNA/RNA heteroduplexes cross the blood–brain barrier and knock down genes in the rodent CNS // Nature Biotechnology (2021). DOI: 10.1038/s41587-021-00972-x

Цитата по пресс-релизу

Добавить в избранное

Вам будет интересно