Наночастицы могут отключать гены в клетках костного мозга
Инженеры MIT разработали способ отключать определённые гены в клетках костного мозга с помощью специализированных наночастиц. Эти частицы можно адаптировать для лечения сердечных заболеваний или увеличения выхода стволовых клеток для трансплантации.
Обычно терапия RNA interference сложно нацелить на органы, кроме печени. Исследователям MIT удалось модифицировать частицы так, чтобы они накапливались именно в клетках костного мозга.
"Если мы сможем доставлять эти частицы в другие интересующие органы, откроется более широкий спектр применения для лечения болезней. В этой работе нас особенно интересовал костный мозг", — говорит Майкл Митчелл, соавтор исследования.
В исследовании на мышах этот подход позволил улучшить восстановление после сердечного приступа, подавив выброс клеток костного мозга, которые способствуют воспалению и болезням сердца.
Ведущими авторами работы также являются Марвин Крон-Гримберг и Максимилиан Шлосс. Старшие авторы — Дэниел Андерсон (MIT) и Маттиас Нахрендорф (Massachusetts General Hospital). Исследование опубликовано в Nature Biomedical Engineering.
Нацеливание на костный мозг
Главным препятствием для терапии RNA interference была сложность доставки в нужную часть тела. Наночастицы, вводимые в кровоток, обычно накапливаются в печени.
Лаборатория Андерсона ранее создала полимерные наночастицы, способные доставлять RNA в другие органы (лёгкие, сердце, селезёнку). В новой работе учёные адаптировали их для доставки в костный мозг.
"Мы считаем, что проектирование наночастиц для доставки RNA к разным типам клеток и органов — ключ к раскрытию полного потенциала генной терапии", — говорит Андерсон.
Костный мозг содержит стволовые клетки, производящие клетки крови (гемопоэз). Контроль над этим процессом мог бы помочь как в трансплантации стволовых клеток, так и в лечении болезней сердца.
Исследователи протестировали 15 вариантов частиц с разным покрытием из полиэтиленгликоля (PEG). Один из вариантов успешно накапливался в эндотелиальных клетках костного мозга, избегая печени и лёгких, и снижал экспрессию целевого гена до 80%.
Два целевых гена
Ген SDF1: его продукт удерживает гемопоэтические стволовые клетки в костном мозге. Его отключение может вызвать выброс этих клеток, что важно для их забора перед трансплантацией.
- Подавление SDF1 с помощью наночастиц увеличило выброс стволовых клеток в 5 раз — результат, сопоставимый с действием существующих лекарств.
- Высвобожденные клетки успешно дифференцировались в кровяные клетки после пересадки другому животному.
Ген MCP1: его продукт играет ключевую роль в болезнях сердца. После сердечного приступа MCP1 стимулирует выброс иммунных клеток из костного мозга в сердце, усиливая воспаление и повреждения.
- В исследовании на мышах доставка RNA, нацеленной на MCP1, уменьшила количество иммунных клеток, мигрирующих в сердце после приступа.
- Это лечение улучшило заживление сердечной ткани.
"Если мы сможем разработать стратегии, чтобы не допустить попадания иммунных клеток из костного мозга в сердце, это станет новым способом лечения сердечного приступа", — отмечает Митчелл.
Сейчас в его лаборатории в Университете Пенсильвании разрабатываются нанотехнологии для нацеливания на костный мозг и иммунные клетки при лечении других заболеваний, особенно рака крови, такого как множественная миелома.