Метод Stitch RNA (StitchR) может ускорить разработку новых препаратов, которые могли бы эффективно лечить мышечную дистрофию Дюшенна.
Потеря кода ДНК, который отвечает за определенные большие белки, необходимые мышцам для правильной работы, может привести к состояниям, которые делают мышцы слабыми и атрофирующимися. Генная терапия пытается вернуть этот код в мышцу, но это может быть сложно, поскольку код ДНК очень длинный. Исследователи нашли новый способ отправки кода. Теперь он будет отправляться по частям, которые будут собираться внутри мышечных клеток. Это может привести к новым методам генной терапии, которые могут помочь людям, которые теряют мышечную массу или становятся слабее.
Оглавление
Проблема длины ДНК в генной терапии
Генная терапия была создана для лечения ряда заболеваний, которые приводят к истощению и ослаблению мышц, но все еще ведется большая работа, чтобы заставить ее работать лучше. Это может быть сложно, поскольку некоторые из белков, которые нужны мышечным клеткам, очень большие. ДНК-код гена сообщает организму, как производить белок. Длина этого кода измеряется химическими блоками, называемыми основаниями.
Для более крупных белков код оснований ДНК должен быть длиннее. Кодирующая последовательность белка дистрофина, который отсутствует у людей с мышечной дистрофией Дюшенна, имеет длину более 10 000 оснований. Кодирующие последовательности большинства генов имеют длину всего около 1 000 оснований. Например, если у вас недостаточно белка дисферлина, вы можете получить конечностно-поясную мышечную дистрофию и некоторые другие типы мышечной дистрофии. Цепочка оснований, составляющих ее код, имеет длину более 6 000.
Проблема использования пустых оболочек вирусов
Исследователи обнаружили, что использование пустых оболочек вирусов является наиболее эффективным методом введения кодирующих последовательностей в клетки организма. Эти оболочки, известные как капсиды, используются вирусами для инкапсуляции своего генетического материала и транспортировки его в соседние клетки для заражения. Вместо этого их можно использовать для доставки генной терапии, поскольку их можно производить искусственно в лабораториях без опасного вирусного кодирования. В настоящее время капсиды вируса, известного как аденоассоциированный вирус, или AAV, являются наиболее эффективными для генной терапии. AAV способен достигать большого количества наших клеток, не вызывая раздражения иммунной системы.
Тем не менее, капсид AAV физически не может вместить кодирующие последовательности дистрофина и дисферлина. Он может содержать только последовательность такой же длины, как и собственный генетический код вируса, который имеет длину менее 5000 оснований и ширину всего 26 нанометров (тысяча из них поместилась бы на человеческом волосе).
Решением могут стать рибозимы
Это было обойдено в новом методе недавнего исследования. Класс молекул, известных как рибозимы, был идентифицирован и исследован в последние несколько десятилетий. Рибозимы — это последовательности РНК, которые обладают способностью разделяться на две части. Рибозимы — это копии ДНК, которые используются для генерации белков. Они достигают этого, оставляя определенные химические отметки на свежеразрезанных концах. Определенные белки в клетке могут распознавать такие маркеры и сшивать концы вместе, согласно исследованию из Нью-Йорка и Массачусетса. Они считали, что это может быть использовано для объединения концов двух отдельных молекул РНК, как двух компонентов генной терапии. Для Stitch RNA они окрестили метод StitchR.
Ученые создали две молекулы РНК для тестирования StitchR: одну с начальной частью кодирующей последовательности дисферлина, за которой следует второй рибозим, и другую с рибозимом, за которым следует оставшаяся часть кодирующей последовательности дисферлина. Чтобы вызвать дегенерацию мышц конечностей в мышиной модели, они загрузили некоторые капсиды AAV одной молекулой, а другие капсиды AAV — другой молекулой.
Что такое Stitch RNA и как он работает?
Рибозимы активируются, как только они проникают в мышечные клетки мыши и расщепляют соответствующие молекулы. Распознавая следы, оставленные надрезами, процессы восстановления клеток соединяют две части вместе, восстанавливая белок дисферлин в мышцах мыши.
Исследователи также проверили этот метод с использованием дистрофина. Поскольку последовательность, кодирующая дистрофин, все еще слишком велика для капсида AAV даже после обрезки пополам, они предоставили кодирующую последовательность для немного более короткого, но все еще функционального белка. Метод улучшил ряд показателей состояния мышц в мышиной модели мышечной дистрофии Дюшенна.
Заключение
Хотя они разрабатывались в течение многих лет в качестве перспективных методов лечения мышечной дистрофии Дюшенна, дисферлинопатий и других расстройств, методы, объединяющие кодирующие последовательности больших генов внутри целевой клетки, не оказались очень успешными. Результаты на мышиных моделях многообещающие, и этот новый подход может помочь с некоторыми трудностями. Чтобы выяснить, может ли это исследование привести к появлению новых лекарств, необходимо провести больше испытаний.
