Упрощение редактирования РНК для лечения генетических заболеваний

Новая технология редактирования РНК, разработанная биоинженерами Калифорнийского университета в Сан-Диего, может значительно упростить исправление вызывающих болезни мутаций в РНК без потери точности или эффективности.

Технология перспективна как генная терапия. В доказательство концепции исследователи показали, что она может лечить модель мыши с синдромом Гурлер (мукополисахаридоз I типа), исправляя вызывающую болезнь мутацию в РНК. Результаты опубликованы 10 февраля в Nature Biotechnology.

Особенность технологии — эффективное использование естественных для клеток ферментов редактирования РНК, называемых аденозиндеаминазами, действующими на РНК (ADARs). Они связываются с РНК и конвертируют некоторые основания аденозина (A) в инозин (I), который клеточная трансляционная машинерия считывает как гуанозин (G).

Преимущество редактирования РНК перед ДНК-редактированием в том, что изменения в РНК временны из-за её короткого времени жизни, поэтому даже внецелевые правки не останутся навсегда.

Для направленного редактирования A-to-I (по сути, A-to-G) с помощью ADAR требуется короткая вспомогательная цепь РНК — гидовая РНК (guide RNA), которая направляет фермент к цели.

Проблема традиционных гидовых РНК в их неэффективности при работе с естественными ADAR клетки, что требует доставки внешних ферментов, что усложняет процесс и может увеличить число внецелевых правок.

Чтобы решить эту проблему, команда под руководством профессора Прашанта Мали создала новый тип гидовой РНК, которая чрезвычайно эффективно рекрутирует собственные ADAR клетки для редактирования в строго заданной области целевой РНК.

"Мы можем просто доставить небольшую молекулу РНК внутрь клетки и исправить мутации in vivo. Нам не нужно предоставлять никаких дополнительных ферментов", — пояснил Прашант Мали.

Гидовые РНК были разработаны для исправления единичной мутации G-to-A, вызывающей синдром Гурлер. Эта мутация препятствует выработке фермента, необходимого для расщепления сложных сахаров, чье накопление приводит к тяжелым поражениям тканей, скелетным аномалиям и когнитивным нарушениям.

Системная инъекция гидовых РНК больным мышам привела к:

• Коррекции от 7 до 17% мутантных РНК через две недели.
• 33%-ному снижению накопления сложных сахаров.

Эффективность новых гидовых РНК обеспечивается несколькими факторами:

1. Большая длина делает их "липкими" для естественных ADAR клетки.
2. Круговая, а не линейная структура делает их устойчивыми к разрушающим РНК ферментам клетки, позволяя им сохраняться в течение дней.
3. Специфичность: РНК складывается в петлевые структуры в заданных точках целевой области, что предотвращает редактирование соседних оснований A и минимизирует внецелевые эффекты.

Исследование находится на ранней стадии, и предстоит выяснить, как технология будет работать на приматах. Следующие шаги команды будут сосредоточены на улучшении доставки гидовых РНК в клетки.

"Я надеюсь, что эта работа откроет дверь для редактирования РНК как еще одного инструмента генной терапии", — сказал Мали.

Биотехнологический стартап Shape Therapeutics, соучредителем которого является Мали, работает над переводом этой и других технологий редактирования РНК из лаборатории в клинику.