Доставка генов в нейроны
Эволюция превратила вирусы в высокоэффективные носители для доставки генов внутрь клеток. Исследователи активно используют эти способности, репрограммируя вирусы таким образом, чтобы они выступали в роли векторов, прицельно доставляющих терапевтические гены в ядра клеток живого организма. Однако в процессе создания таких векторов вирусы утрачивают свои собственные гены, что лишает их способности к размножению и, соответственно, самостоятельному распространению в организме. К наиболее труднодоступным регионам относятся головной мозг, попасть в который можно только преодолев так называемый гематоэнцефалический барьер, и периферическая нервная система, нейроны которой рассредоточены по всему организму.
Исследователи Калифорнийского технологического института, работающие под руководством доцента Вивианы Градинару (Viviana Gradinaru), разработали два новых вирусных вектора, позволяющих решить проблему доставки терапевтических генов в клетки центральной и периферической нервных систем. Оба вектора являются производными вектора на основе аденоассоциированного вируса (AAV), разработанного в 2016 году. За счет модификаций капсида (внешней оболочки вируса) один из них – AAV-PHP.eB – получил способность переносить свой груз через гематоэнцефалический барьер, тогда как другой – AAV-PHP.S – эффективно поглощается находящимися вне головного и спинного мозга периферическими нервными клетками, в том числе нейронами, ответственными за ощущение боли, регулирование частоты сердечных сокращений, дыхание и пищеварение.
Оба вектора попадают в свои мишени после введения в кровоток. Они также могут быть модифицированы в зависимости от потребности и использоваться как в генной терапии нейродегенеративных заболеваний, поражающих всю нервную систему, таких как болезнь Гентингтона, так и для картирования или модулирования нейронных цепей, а также изучения их изменений, сопровождающих прогрессию заболевания.
Новые аденовирусные векторы могут доставлять в клетки гены, кодирующие цветные флуоресцирующие белки, применяемые для идентификации и мечения клеток. Для этого векторы, являющиеся носителями флуоресцирующих белков разного цвета, смешивают и вводят в кровоток. Когда они достигают своих мишеней, каждый нейрон приобретает уникальную цветовую комбинацию, что позволяет дифференцировать его от соседних нейронов и проводить подробное изучение.
Помимо этого авторы разработали технологию контролирования количества поглощающих метку нейронов. Мечение слишком большого количества нейронов затрудняет распознавание отдельных клеток, поэтому ограничение количества меток позволяет визуализировать форму отдельных нейронов и отслеживать соединяющие их нервные волокна в интактных тканях с помощью технологии, известной как просветление ткани.
Авторы отмечают, что обычно для того, чтобы мышиная или другая животная модель экспрессировала флуоресцентные белки в определенных клетках, исследователям приходится разрабатывать генетически модифицированных животных, для создания и изучения характеристик которых требуются месяцы или даже годы. Новая методика позволяет с помощью однократной инъекции в течение нескольких недель пометить специфичные клетки различными цветами.
Статья Ken Y Chan et al. Engineered AAVs for efficient noninvasive gene delivery to the central and peripheral nervous systems опубликована в журнале Nature Neuroscience.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам California Institute of Technology: Novel Viral Vectors Deliver Useful Cargo to Neurons Throughout the Brain and Body.
05.07.2017