Инактивация гена поможет при заживлении ран
Исследователи университета Вандербилта, работающие под руководством доктора Крейга Дювалла (Craig Duvall), разработали биоразлагаемый каркас для стабильной доставки миРНК, которые инактивируют экспрессию гена PHD2, подавляющего формирование новых кровеносных сосудов.
Кровеносные сосуды доставляют в клетки поврежденных тканей кислород, питательные вещества и факторы роста. Результаты более ранних исследований свидетельствуют о том, что стимуляция ангиогенеза – формирования новых сосудов – способствует более быстрому заживлению ран.
Одним из способов достижения желаемого результата является внесение факторов роста непосредственно в рану. Однако для формирования кровеносных сосудов требуется множество факторов роста, а для обеспечения полноценного эффекта их концентрация и последовательность внесения должны строго соблюдаться.
Альтернативным подходом является воздействие на клетки малыми интерферирующими РНК (миРНК) – короткими двухцепочечными молекулами РНК, обладающими способностью подавлять активность гена PHD2. Результатом инактивации этого гена также является повышение продукции ангиогенных факторов, однако это достигается за счет запуска естественных механизмов, обеспечивающих формирование зрелых полноценных сосудов.
Однако до сих пор доставка необходимого количества миРНК в клетки была исключительно сложной задачей, препятствующей внедрению данного подхода в клиническую практику.
Авторы предложили решение этой проблемы в виде разработанного ими биоразлагаемого каркаса, обеспечивающего доставку миРНК в клетки окружающих тканей в течение нескольких недель.
При проведении экспериментов для обеспечения стабильного поступления миРНК в клетки они были упакованы внутрь наночастиц, обеспечивающих защиту от действия ферментов внеклеточного матрикса. К наночастицам прикрепляли молекулы трегалозы, после чего их вводили в имплантируемый под кожу мышам каркас. Трегалоза выступала в качестве материала, формирующего в каркасе поры, через которые происходит высвобождение миРНК. Скорость высвобождения терапевтических молекул можно изменять, варьируя количество молекул трегалозы, прикрепленных к наночастицам.
Несмотря на то, что используемая в экспериментах доза миРНК была в 10-100 раз ниже доз, применяемых в более ранних исследованиях, через 33 дня после имплантации каркаса плотность кровеносных сосудов внутри него в три раза превышала плотность сосудов в окружающей ткани.
На полученном с помощью компьютерной томографии микроизображении видны кровеносные сосуды, сформировавшиеся внутри имплантированных под кожу мыши каркасов. Количество кровеносных сосудов при блокированном синтезе белка PHD2 (справа) в 3 раза больше, чем в контроле.
Доктор Дювалл считает, что разработанная его группой система предоставляет уникальную возможность адаптировать терапевтическое применение миРНК для решения различных клинических проблем. В зависимости от гена-мишени и периода его экспрессии в процессе заживления ран путем изменения скорости высвобождения миРНК можно добиваться быстрого краткосрочного или стабильного продолжительного эффекта.
В ближайшем будущем авторы планируют проверить эффективность предложенного подхода на крысиной модели диабетических язв и на других более крупных животных моделях. Они также собираются изучить возможность использования разработанной системы для воздействия на различные гены для стимуляции заживления ран и лечения других заболеваний.
Статья Christopher E. Nelson et al. Tunable Delivery of siRNA from a Biodegradable Scaffold to Promote Angiogenesis In Vivo опубликована в журнале Advanced Materials.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering: Breakthrough Technology Enables Gene Silencing to Heal Wounds.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
22.01.2014