Липопротеины – это сложные частицы, которые доставляют молекулы жира во все ткани тела через систему крови, снабжая клетки энергией. Один из таких липопротеинов, липопротеин низкой плотности (ЛПНП), может переносить тысячи молекул жира, таких как холестерин, на одну частицу. Высокий уровень ЛПНП в крови клинически связан с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний.
Поскольку ЛПНП также могут переносить холестерин в более мелкие сосуды и, таким образом, снабжать более отдаленные ткани, он может все больше блокировать просвет артерии, что приводит к атеросклерозу.
Введение мутации одного гена блокирует фермент
Международная исследовательская группа под руководством Университета Цюриха (UZH) продемонстрировала, что новый точный подход к редактированию генов может снизить высокий уровень холестерина ЛПНП – существенно и устойчиво. Ученые ввели одноточечную мутацию в ген, кодирующий фермент PCSK9.
Этот белок участвует в захвате холестерина ЛПНП из крови в клетки. «Генетические изменения, которые мы индуцировали у мышей и макак, успешно заблокировали PCSK9, что привело к значительному снижению концентрации холестерина ЛПНП в крови. Это обеспечивает потенциальную терапию для пациентов, страдающих семейной гиперхолестеринемией, наследственной формой высокого уровня холестерина », – говорит руководитель исследования Джеральд Шванк, профессор Института фармакологии и токсикологии UZH.
Адаптация технологии РНК, используемой в вакцинах против COVID-19
В технологии редактирования генов, применяемой исследователями, используются так называемые базовые редакторы.
Эти белки могут изменять отдельные основания молекулы ДНК – одну «букву» генетического «текста» – на другую. Например, редакторы оснований аденина превращают аденин (A) в гуанин (G).
И базовые редакторы делают это намного точнее, чем предыдущие нуклеазы CRISPR-Cas, которые функционируют как молекулярные ножницы. Чтобы контролировать доставку базового редактора в печень животных, исследователи адаптировали технологию РНК, используемую в вакцинах против COVID-19. Однако вместо того, чтобы инкапсулировать РНК, кодирующую спайковый белок SARS-CoV2, в липидные наночастицы, они инкапсулировали РНК, кодирующую редактор оснований аденина.
Точно, эффективно и безопасно
Составы РНК-липидных наночастиц вводили животным внутривенно, что приводило к специфичному для печени захвату и временному производству инструмента редактора оснований клеточными механизмами. «До двух третей генов PCSK9 были отредактированы у мышей и до одной трети у приматов, кроме человека, что привело к значительному снижению уровня холестерина ЛПНП», – говорит Шванк.
Кроме того, ученые тщательно оценили, происходило ли неспецифическое редактирование в нежелательных местах, но не обнаружили никаких указаний на такие нецелевые события.
Терапия на основе РНК при метаболических заболеваниях печени
«Наше исследование показывает возможность установки изменений однонуклеотидных оснований в печени нечеловеческих приматов с высокой эффективностью и точностью. Приблизительно 30 процентов всех наследственных мутаций, вызывающих заболевания, представляют собой одноосновные мутации, которые, в принципе, можно исправить с помощью базовых редакторов », – говорит Шванк.
Таким образом, новый подход может быть использован для лечения большого количества пациентов, страдающих наследственными метаболическими заболеваниями печени, такими как гиперхолестеринемия, фенилкетонурия или нарушения цикла мочевины. По сравнению с обычными лекарствами, редактирование генома имеет то преимущество, что индуцированные изменения являются устойчивыми.
Таким образом, если мутация исправлена в достаточном количестве клеток, пациент будет навсегда излечен.