Учёные Стэнфорда направили РНК к нейронам с помощью технологии CRISPR

При повреждении нейронов в организме РНК-сегменты синтезируют белки, восстанавливающие клетки. Однако при таких заболеваниях, как боковой амиотрофический склероз или спинальная мышечная атрофия, а также после травм спинного мозга нарушается механизм доставки РНК в нужные части клетки. В результате молекулы не достигают места назначения, и повреждения оказываются необратимыми.

Группа учёных из Стэнфордского университета создала способ направленной транспортировки РНК внутрь нейрона. Новая методика даёт возможность доставлять молекулы в определённые участки клетки, где они могут восстанавливать повреждённые зоны и даже стимулировать их рост. Исследование стало основой для развития подхода, получившего название «пространственная РНК-медицина». Авторы рассчитывают, что такая система станет основой терапии нейродегенеративных нарушений и последствий травм.

По словам доцента кафедры биоинженерии Стэнли Ци, в ходе работы впервые применили CRISPR для создания системы «адресной доставки» РНК внутри клетки. Как отметил учёный, технология позволяет воздействовать на конкретные участки нейрона, способствуя их восстановлению и росту.

Исследования последних лет показали, что для нейрона важно не только наличие РНК, но и её расположение. Длина клетки может достигать метра, а возраст, мутации или травмы затрудняют транспортировку молекул на такие расстояния.

Ци подчеркнул, что терапия не даст результата, если молекулы РНК не попадут в нужный участок. Целью было создать надёжную систему доставки. Учёные использовали модифицированный вариант инструмента CRISPR-Cas13, обычно применяемого для редактирования ДНК. В данном случае они отказались от изменения генома — задача заключалась в перемещении существующих молекул РНК внутри клетки.

Cas13, как пояснил Ци, обычно действует как ножницы, но был перепрограммирован на роль «почтальона». С помощью сигнальных молекул с адресной функцией белок направлялся к нужному участку клетки. Каждая зона внутри клетки имеет уникальный молекулярный адрес, что позволяет точно направлять РНК, добавляя соответствующие указатели.

Использовав технологию CRISPR-TO, исследователи протестировали десятки фрагментов РНК, чтобы выяснить, какие из них способны стимулировать рост нейронов. В эксперименте применили нейроны мышей, выращенные в лаборатории. CRISPR-TO направлял РНК к концам нейритов — отростков, отвечающих за формирование синапсов и соединение с другими нейронами. В ходе исследования удалось выделить несколько эффективных вариантов, включая один, увеличивший длину нейритов на 50% за сутки.

Менгтинг Хань, соавтор публикации, отметил, что команда продолжает находить РНК, способные усиливать рост и регенерацию нейронов. Он добавил, что учёным впервые удалось добиться точной локализации РНК в клетке с помощью инструментов CRISPR.

Сейчас специалисты применяют CRISPR-TO для изучения дополнительных молекул, чтобы определить, какие из них могут эффективно восстанавливать нейроны у мышей и человека. По словам Ци, исследование только начинается. Учёные пытаются понять, как пространственное размещение РНК влияет на восстановительные процессы в мозге.

Кроме того, команда работает с эндогенными молекулами — теми, что производятся клеткой самостоятельно. В будущем технологию можно будет применять и для доставки лекарственных средств на основе РНК, что обеспечит более точное и безопасное лечение.

Ци отметил, что технология позволяет перемещать любые молекулы РНК к любому типу клеток и в нужную часть тела. По его словам, недостаточно просто ввести молекулу в клетку — важна точность доставки по месту и времени.

Читайте также: