Наночастицы с РНК предотвращают преждевременное сращение черепа у новорождённых мышей

Исследователи из Университета Айовы успешно протестировали метод, стимулирующий работу гена для предотвращения краниосиностоза — состояния, при котором кости черепа младенца срастаются преждевременно.

Краниосиностоз возникает, когда один или несколько швов между костями черепа ребёнка закрываются раньше времени, не оставляя пространства для растущего мозга. Это может привести к деформации формы головы и черт лица, если не провести хирургическое лечение. По некоторым данным, состояние встречается у 1 из 2200 новорождённых.

Исследователи из Айовы определили ключевой ген — miR-200a — и создали наноразмерные частицы для его доставки. Частицы вводили под кожу головы новорождённым мышам. Наночастицы мигрировали к области швов черепа и высвобождали miR-200a, заставляя клетки увеличивать экспрессию этого гена. Это давало инструкцию швам черепа не срастаться, позволяя мозгу детёнышей мышей нормально расти.

«Это первая демонстрация генной терапии для краниосиностоза, о которой нам известно. Это избавит многих детей от травм», — говорит Брэд Амендт, профессор анатомии и клеточной биологии, ведущий автор исследования.

Исследование «Inhibition of craniosynostosis and premature suture fusion in Twist1 mutant mice with RNA nanoparticle gene therapy» было опубликовано 22 августа в журнале Science Advances.

С краниосиностозом связывают более 40 генов. Амендт сосредоточился на miR-200a, обнаружив его роль в краниофациальном развитии. Его команда сначала заблокировала этот ген у детёнышей мышей, и у них развился краниосиностоз.

Затем группа Амендта совместно с профессором Кевином Райсом разработала формулу для доставки гена miR-200a и стимуляции его выработки клетками. Формула представляла собой частицу размером 95 нанометров, достаточно маленькую, чтобы клетка её распознала и впустила.

«Клетки видят эту наночастицу, поглощают её и "распаковывают", чтобы высвободить ген. Затем клетка может его экспрессировать», — объясняет Амендт.

Исследователи однократно ввели наночастицы восьми детёнышам мышей, генетически запрограммированным на развитие краниосиностоза. Ни у одного из восьми состояние не развилось. Более того, швы черепа оставались открытыми в течение 17 дней, что достаточно долго для демонстрации длительного эффекта генной терапии.

«Мы показали, что наша система не токсична и не имеет побочных эффектов ни для черепа, ни в плане онкологических рисков», — отмечает Амендт.

В настоящее время обнаружить краниосиностоз до рождения ребёнка почти невозможно. Но после обнаружения вмешательство может быть минимальным: хирурги проведут эндоскопическую краниэктомию, после чего может последовать генная терапия.

Амендт подал заявку в FDA (U.S. Food and Drug Administration) для тестирования своей генной терапии на младенцах. Он надеется начать клинические испытания в ближайшие один-два года.

«Моё исследование действительно сосредоточено на улучшении здоровья пациентов. Поэтому для нас очень важно показать, что у нас есть потенциальное лечение для детей с краниосиностозом».

Первым автором исследования является Сэмюэл Свеарсон, который проводил эксперименты на мышах. Соавторами также выступили Стив Элиасон и Дэн Су из Стэнфордского университета.