Корейские ученые смогли внести мутации в ДНК зрелых нейронов в мозге мышей с моделью болезни Альцгеймера и смягчить тем самым симптомы заболевания у взрослых животных.
Сделать это удалось при помощи нанокомплексов с белком Cas9, «заряженным» против гена, участвующего в развитии болезни, которые вводили мышам в мозг. Статья опубликована в журнале Nature Neuroscience.
Несмотря на то, что причиной развития нейродегенеративных заболеваний далеко не всегда становятся мутации в ДНК, ученые рассматривают направленное управление экспрессией генов в нейронах как перспективное средство облегчения симптомов этих болезней. К примеру, подавление экспрессии генов хантингтина (в другой транскрипции — гентингтин) и атаксина-2 при помощи антисмысловых олигонуклеотидов остановило нейродегенерацию у животных с атаксией и болезнью Хантингтона. А выключение гена в мозге при помощи системы редактирования генома CRISPR-Cas9 избавило животных от некоторых симптомов аутизма.
В новой работе ученые из южнокорейского Университета Донгук выбрали в качестве модели нейродегенеративного заболевания болезнь Альцгеймера и продемонстрировали, что внесение мутации в ДНК зрелых нейронов при помощи системы CRISPR-Cas9 может остановить развитие заболевания.
В основе патогенеза болезни Альцгеймера лежит образование амилоидных бляшек из небольшого белка под названием бета-амилоид. Он образуется из белка-предшественника с участием фермента бета-секретазы. Исследователи предположили, что снижение в мозге экспрессии гена Bace1, кодирующего бета-секретазу, поможет предотвратить накопление бета-амилоида.
Для этого авторы работы попытались выключить Bace1 при помощи CRISPR-Cas9 в гиппокампе модельных животных — трансгенных мышей 5XFAD, несущих в геноме несколько «семейных» мутаций, приводящих к болезни Альцгеймера. Систему редактирования генома в готовом виде доставляли непосредственно в мозг путем инъекции. Чтобы белок Cas9, заряженный направляющей РНК против гена Bace1, мог проникнуть в нейроны, его смешивали с амфифильным пептидом R7L10. Получившиеся нанокомплексы кололи в мозг мышам. Предварительно ученые проверили на клеточных линиях и репортерном гене, что система работает как задумано.
Через четыре недели после инъекции у модельных мышей по сравнению с контрольными, которых ничем не лечили, экспрессия гена Bace1 в гиппокампе снизилась на 70 процентов (в группах было от 9 до 12 мышей). Эффект сопровождался значительным снижением количества бета-амилоида. Кроме того, что у мышей замедлилось образование бляшек в нейронах, они значительно лучше контрольных животных справлялись с задачами в лабиринте и обладали лучшей памятью, то есть терапия помогла им сохранить когнитивные способности.
Авторы работы проверили работу системы на другой мышиной модели болезни Альцгеймера и подтвердили, что подход работает вне зависимости от модели. Однако ученые также констатируют, что формирование бляшек при болезни Альцгеймера у человека не ограничивается одним отделом мозга, поэтому такая терапия была бы полезна скорее для «локализованных» заболеваний, таких как болезнь Паркинсона.
Помимо генотерапии, ученые предлагали лечить болезнь Альцгеймера путем улучшения энергообмена в мозге, при помощи иммунотерапии, и путем инъекций гормона иризина, который вырабатывается во время физических упражнений.
Автор: Дарья Спасская