Дефицит белка в нейронах при нейродегенеративных заболеваниях можно исправить генной терапией
Белок TDP-43, связывающий РНК, в норме находится в ядре нейронов. Однако у большинства пациентов с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) и лобно-височной деменцией, а также у половины пациентов с болезнью Альцгеймера он аномально локализуется в цитоплазме.
Ранее команда из Массачусетской больницы общего профиля (MGH) показала, что потеря ядерного TDP-43 приводит к аномалиям в РНК, кодирующей белок, необходимый для регенерации аксонов нейронов после повреждения и поддержания связи с мышцами.
В новом исследовании, опубликованном в Science, группа раскрыла механизм этих эффектов и разработала метод их коррекции.
Ключевая мишень — белок статмин-2
Исследователи обнаружили, что сильнее всего на потерю ядерного TDP-43 влияет белок статмин-2. Его отсутствие приводит к неправильной обработке («неправильному сплайсингу») РНК статмина-2. В результате резко повышается уровень усеченной, нефункциональной РНК и теряется сам белок статмин-2 в нейронах.
«Нарушение статмина-2 — распространенная аномалия у пациентов с целым спектром нейродегенеративных заболеваний, включая почти все случаи спорадического и семейного БАС, а также у многих пациентов с деменцией», — говорит Клотильд Лажье-Туренн, доктор медицины и философии.
Механизм и решение
Ученые выяснили, что ядерный TDP-43 блокирует определенные сайты в РНК статмина-2, защищая их от неправильной обработки. Эта защита исчезает, когда TDP-43 находится в цитоплазме.
Для ее восстановления исследователи в сотрудничестве с IONIS Pharmaceuticals разработали антисмысловые олигонуклеотиды (ASO). Эти короткие синтетические цепочки генетического материала связываются с РНК статмина-2 и берут на себя роль ядерного TDP-43, защищая критические сайты от неправильного сплайсинга.
В культуре человеческих нейронов с дефицитом TDP-43 ASO подавляли аномальный сплайсинг и повышали уровень белка статмина-2.
Эффективность in vivo
У мышей, отредактированных для экспрессии аномальной РНК статмина-2, инъекция ASO в цереброспинальную жидкость (метод, уже используемый в клинике для одобренных ASO-препаратов) исправила неправильный сплайсинг и восстановила уровень белка статмина-2.
«Эта работа демонстрирует эффективность ASO in vitro и in vivo в предотвращении неправильного сплайсинга статмина-2 в нейронах с дефицитом TDP-43», — отмечает Лажье-Туренн.
Следующие шаги — дальнейшая клиническая разработка ASO, нацеленных на исправление обработки РНК статмина-2 при TDP-43 протеинопатиях, и изучение роли самого статмина-2 в нейронах.