Сон — это жизненно важный физиологический процесс, позволяющий людям и животным восстанавливать разум и тело, закреплять воспоминания, очищать мозг от токсинов и регулировать метаболизм. Множество исследований показали, что длительное недосыпание запускает воспалительные реакции и негативно влияет на память, настроение, внимание и способность принимать решения. Однако эффективных молекулярных терапий для борьбы с последствиями хронической депривации сна до сих пор не существовало.
Исследователи из Первой больницы Цюаньчжоу при Фуцзяньском медицинском университете в Китае предложили новый подход на основе экзосом — крошечных мембранных пузырьков, которые переносят биологический материал между клетками. Они сконструировали экзосомы, способные доставлять в мозг мРНК белка теплового шока 70 (HSP70) — молекулы, известной своей способностью защищать клетки от стресса, предотвращая их повреждение и неправильное сворачивание других белков.
Команда сконструировала клетки HEK293T так, чтобы они стабильно производили мРНК HSP70 и белок RVG-Lamp2b, который служит адресной меткой для доставки в мозг (RVG — фрагмент белка бешенства, связывающийся с никотиновыми ацетилхолиновыми рецепторами на гематоэнцефалическом барьере). Собранные из этих клеток экзосомы (названные HSP70@ExoRVG) охарактеризовали с помощью просвечивающей электронной микроскопии, анализа наночастиц и вестерн-блоттинга. В опытах вне организма (in vitro) экзосомы эффективно доставляли мРНК HSP70 в клетки-предшественники нейронов, повышая в них уровень защитного белка.
Затем исследователи проверили эффективность подхода на мышах с хроническим недосыпом. Животным однократно вводили HSP70@ExoRVG, а контрольным группам — пустые экзосомы или экзосомы без адресной метки. Результаты оказались многообещающими: только лечение HSP70@ExoRVG восстановило память и обучаемость мышей в поведенческих тестах. При анализе тканей мозга авторы обнаружили снижение уровней трех ключевых провоспалительных молекул (TNF-α, IL-6 и IL-1β), тогда как уровень противовоспалительного сигнала IL-10 и белка BDNF (фактор роста нейронов) вырос.
Кроме того, повысился уровень фосфорилированной формы белка CREB, который играет ключевую роль в формировании долговременной памяти. Эти эффекты не наблюдались у мышей, получавших пустые или ненаправленные экзосомы.
«Системное введение HSP70@ExoRVG восстановило память, снизило уровни провоспалительных цитокинов в гиппокампе и повысило IL-10, — пишут авторы. — Эффекты превзошли таковые у ненаправленных или пустых экзосом. Инженерные экзосомы обеспечили эффективную доставку мРНК HSP70 в мозг, обратив когнитивные и воспалительные последствия депривации сна».
Авторы подчеркивают, что это первая демонстрация того, что RVG-модифицированные экзосомы могут доставлять в мозг именно мРНК (а не малые интерферирующие РНК или микроРНК) для лечения последствий хронического недосыпа. Хотя результаты предварительные и требуют дальнейших исследований перед клиническими испытаниями на людях, работа открывает путь к неинвазивной терапии нейродегенеративных состояний, связанных с нарушением сна, и демонстрирует потенциал экзосомных систем доставки мРНК. Результаты работы опубликованы в научном журнале Translational Psychiatry.
Ранее Наука Mail рассказывала, как кофеин помогает восстановить память после недосыпа.
