Искусственным регуляторным РНК повысили точность

Когда в 1998 году открыли РНК-интерференцию, то сразу же подумали о её практическом применении. Суть этого молекулярного механизма сводится к следующему: в клетке появляются небольшие молекулы РНК, которые избирательно подавляют синтез белка на некоторых матричных РНК. Сама матричная РНК под действием интерферирующих РНК или просто замолкает, или разрезается с помощью специального фермента. Появление малых РНК управляется сложным молекулярным комплексом; весь процесс довольно сложен, но в его тонкости мы сейчас вдаваться не будем.

Важно, что исследователи вдруг увидели в этой РНК-интерференции возможность точечной регуляции генов. И все сразу подумали, что с применением регуляторных РНК можно лечить разные болезни: например, блокировав с помощью искусственных регуляторных РНК активность раковых генов, можно было бы подавить рост опухоли. Однако довольно быстро учёные столкнулись с обычной проблемой: как доставить большое количество интерферирующих РНК (иРНК) точно по адресу, чтобы эти РНК не повредили здоровым тканям и органам?

Эффективность доставки можно было бы повысить с помощью липидных микрокапсул, которые внутри себя везли бы груз РНК. Такие опыты неоднократно ставились, в том числе в лаборатории Дэниэла Андерсона (Daniel G. Anderson) в Массачусетском технологическом институте (США). В новой статье, опубликованной в журнале PNAS, г-н Андерсон вместе с коллегами описывает, как сделать такие частицы ещё более действенными, избирательными и безопасными.

В целом эти частицы напоминают тот же липидный пузырёк с молекулами РНК внутри, но только теперь липидные молекулы оказались связаны с аминокислотами, смотрящими на внешнюю сторону. Сами РНК внутри окутаны большим количеством липопептидных молекул, в мембрану встроен холестерин, а всё вместе для стабилизации ещё и завёрнуто в полимер полиэтиленгликоль.

Авторы смогли запрограммировать поведение частиц, меняя внешние аминокислоты и способ их крепления к липидной молекуле: через альдегидную группу, акриловую или эпоксидную. Удалось сымитировать что-то похожее на натуральные липопротеины, которые перевозят липиды в печень и поведение которых во многом определяется набором белков. Липоиды с регуляторными РНК настроили так, чтобы они тоже направлялись в печень и остановили там синтез одного из факторов свёртывания крови, — и эффективность целенаправленного отключения гена в этом случае оказалась в пять раз выше, нежели при обычных способах доставки иРНК.

В другом эксперименте была предпринята попытка выключить синтез опухолевого супрессора, который синтезируется не только в печени, но и в иных тканях и органах. И оказалось, что новые липоиды блокировали синтез именно по адресу, почти не задев другие ткани.

Наконец, в опытах на обезьянах учёные сумели подавить синтез транстиретина, который связан с такими заболеваниями, как старческий системный амилоидоз, семейная амилоидная полинейропатия и семейная же амилоидная кардиомиопатия.

Теперь перед исследователями стоит такая задача: надо проверить, можно ли настроить РНК-липидные частицы на доставку в другие органы с такой же точностью, которой удалось добиться для печени, а также проследить, что происходит с этой РНК потом, когда она выполнила своё дело. Если ожидания оправдаются, у нас наконец-то появится точный и эффективный инструмент, позволяющий регулировать активность генов в медицинских целях.

Подготовлено по материалам MIT News. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.