Когда нейроны повреждаются — из-за травм, инсультов или нейродегенеративных заболеваний вроде БАС и спинальной мышечной атрофии — организм пытается запустить восстановление. Один из его механизмов — доставка к месту повреждения молекул РНК.
Эти молекулы служат своего рода инструкцией для сборки белков, необходимых для ремонта клеток. Но есть проблема — поврежденные нейроны часто утрачивают способность доставлять РНК туда, где она действительно нужна. В итоге процессы регенерации блокируются, а разрушение клеток продолжается.
Ученые из Стэнфордского университета разработали способ управлять внутренней «почтовой системой» клетки. Работа опубликована в журнале Nature. Они создали технологию на базе CRISPR-Cas13, позволяющую направлять РНК точно в те участки нейрона, где она может запустить восстановление. Эту разработку исследователи назвали CRISPR-TO — от targeted organization («целевая организация»).
В отличие от более известного CRISPR-Cas9, который работает с ДНК, Cas13 взаимодействует с РНК. Обычно он действует как «генетические ножницы», разрушая молекулы, но в этой технологии его переосмыслили — Cas13 стал молекулярным «почтальоном». Ученые прикрепили к нему специальные адресные метки, позволяющие доставлять РНК в конкретные участки клетки как по GPS-координатам.
В лабораторных экспериментах на нейронах мышей одна из протестированных РНК-мишеней увеличила рост нейритов (тонких отростков нейрона, формирующих связи с другими клетками) на 50% всего за сутки. Это открывает возможности для лечения повреждений спинного мозга и болезней, сопровождающихся деградацией нейронов.
Но потенциал технологии гораздо шире. Ее можно использовать для адресной доставки РНК-препаратов, делая их точнее и безопаснее. Такое направление уже получило название пространственная РНК-медицина. В отличие от системной доставки, где молекулы могут затеряться или попасть не туда, CRISPR-TO позволяет точно управлять маршрутом каждой РНК, словно навигацией на молекулярном уровне.
Сейчас исследователи продолжают тестирование технологии на различных типах клеток и молекулах РНК, чтобы определить, какие из них максимально эффективны в запуске регенерации. Это может стать прорывом в терапии таких состояний, как БАС, болезнь Альцгеймера, последствия инсульта и другие, ранее считавшиеся необратимыми повреждения мозга.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как эмоции влияют на память.