Новый подход к генной терапии без риска воспалений
Исследовательская группа из Токийского столичного университета (Tokyo Metropolitan University) представила инновационную молекулу, предназначенную для транспортировки ДНК в живые клетки. Главное преимущество разработки заключается в отказе от использования сильно заряженных химических соединений, которые зачастую провоцируют развитие воспалительных процессов. Испытания на лабораторных мышах продемонстрировали отличную результативность метода, открывая широкие горизонты для развития вакцин и терапевтических протоколов.
Барьеры на пути клеточной доставки
Последние десятилетия ознаменовались бурным развитием генной и РНК-терапии. Генетический код, введенный в клетку, может как интегрироваться в собственный геном пациента, так и кратковременно эксплуатироваться клеточными системами для биосинтеза необходимых белков или лечебных соединений.
Основным препятствием остается сохранение целостности генетического материала при доставке. Клеточная мембрана представляет собой мощный физический барьер, а попадание молекул ДНК и РНК в агрессивную среду организма чревато их разрушением раньше, чем они достигнут мишени.
Роль молекулярных контейнеров
Для преодоления этих трудностей ученые используют специализированные системы доставки. «Голая» ДНК практически не способна преодолеть клеточный барьер самостоятельно, поэтому её упаковывают в транспортные комплексы. В работе с плазмидной ДНК, содержащей небольшие фрагменты кодирующих генов, традиционно задействуют положительно заряженные полимеры: они притягиваются к отрицательно заряженным молекулам нуклеиновых кислот.
Тем не менее, у данного метода есть весомые минусы. Положительный электрический заряд не только вызывает локальное воспаление, но и способствует формированию нежелательных агрегатов при взаимодействии с отрицательно заряженными компонентами тканей, например, при внутримышечном введении.
Инновация от команды профессора Сёитиро Асаямы
Коллектив под руководством профессора Сёитиро Асаямы (Shoichiro Asayama) предложил решение на основе нейтрального полимера — полиэтиленгликоля. Это вещество давно признано в медицине биологически инертным и безопасным. К молекуле полиэтиленгликоля исследователи прикрепили тимин, одну из четырех азотистых баз, составляющих структуру ДНК.
Связывание с ДНК осуществляется посредством процесса отжига: при умеренном нагреве двойная спираль нуклеиновой кислоты частично расплетается, что позволяет тимину закрепиться на ней за счет водородных связей.
Эффективность нового метода
Регулируя пропорции тимин-полиэтиленгликоля и ДНК, ученые добились оптимального состава комплекса. Экспериментальные данные, полученные на мышах, подтвердили, что такая упаковка увеличивает эффективность проникновения генетического материала внутрь клеток в 14 раз по сравнению с использованием свободной ДНК.
Разработанный специалистами «однонуклеотидный терминальный комплекс» (single nucleobase-terminal complex, SNTC) лишен электрического заряда, что исключает риск иммунного ответа. Разработчики уверены, что данный метод сделает генную терапию и ДНК-вакцинацию значительно более безопасными и результативными процедурами.
