Новый подход к лечению нейродегенеративных заболеваний с помощью направленной генной терапии предложили исследователи из Массачусетского института нейродегенераций. Об этом они рассказали в новой статье, вышедшей на днях в журнале Science Advances.
Накопление тау-белков в головном мозге коррелирует с потерей синапсов, потерей нейронов и когнитивным дефицитом. Оно может происходить спонтанно, а может быть обусловлено генетическими аномалиями. Так, у пациентов с лобно-височной деменцией мутации в гене тау МАРТ приводят к агрегации этого белка, вызывая широко распространяющуюся нейродегенерацию. Во многих работах показано, что подавление образования эндогенного тау-белка в этом случае оказывается полезным и приводит к улучшению. Другие исследования показывают, что мыши, у которых отсутствует экспрессия МАРТ, даже защищены от токсичности, вызываемой бета-амилоидом.
Группа ученых во главе с Сюзанной Вегманн из Массачусетского института нейродегенеративных заболеваний придумала, как снизить количество тау-белка в мозге. Для этого они использовали особые белки с цинковыми пальцами, которые были присоединены к белкам-репрессорам МАРТ.
Места связывания свинца ZFP-TF.89 ниже гена MAPT мыши TSS в хромосоме 11 мыши ZFP-TF.89. Серая полоса указывает расположение гена MAPT. Синяя стрелка указывает направление кодирования ZFP-TF.89 Credit: Wegmann et al. / Science Advances, 2021
Сначала перед учеными стояла задача найти наиболее активный агент среди белков, которые были направлены на определенные участки МАРТ. Для этого использовались культуры нейронов. Основными критериями выбора стали «эффективность» белка и минимальное затрагивание других частей ДНК.
Далее перед ними возник вопрос: как же доставить «цинковый палец» в нужное место? Известно, что рекомбинантные аденоассоциированные вирусы (ААС) могут использоваться в качестве агентов для этого процесса, и именно их решили использовать для доставки сконструированных белков с цинковыми пальцами.
После этого ученые исследовали влияние этих белков на экспрессию МАРТ у здоровых мышей двумя способами: с помощью непосредственного введения в гиппокамп (чаще всего он затронут при различных нейродегенеративных заболеваниях), а так же при внутривенном введении. Исследователи получили хорошие результаты – экспрессия гена заметно снизилась, причем больше при непосредственном введении в гиппокамп. Количество мРНК в этом случае снизилось на 88 процентов, а количество производимого с ее помощью тау-белка на 76 процентов через 6 недель после инъекции.
Следующий шаг – проверить действие «цинковых пальцев» на животной модели болезни Альцгеймера. Через восемь недель после инъекции удалось добиться снижения количества вредного тау-белка на 30 процентов. Этот результат может показаться не слишком воодушевляющим по сравнению с экспериментом in vitro, но количество бляшек, которые вызывают гибель нейронов, оказалось сниженным в два раза.
До применения этой методики нокдаун тау-белка обеспечивался с помощью антисмысловых олигонуклеотидов, которые связывали мРНК тау-белка и предотвращают ее трансляцию, то есть «превращение» в белок. Однако у такого способа имелось несколько недостатков: во-первых, необходимо их постоянное введение, а, во-вторых, у них имеется ограниченная способность обеспечить нокдаун. В этом же эксперименте однократной инъекции оказалось достаточно.
Таким образом, ученые представляют новый трансляционный подход к снижению концентрации тау-белка во взрослом мозге – однократное введение AAV ZFP-TF может вызвать специфический и хорошо переносимый нокдаун нейронального тау-белка. Но, конечно, требуются дальнейшие тщательные исследование безопасности этой терапии.
Текст: Екатерина Полищук