«Мы можем корректировать генетические аномалии в критические моменты формирования мозга», — говорит профессор Айцзюнь Ван, ведущий автор исследования и профессор хирургии и биомедицинской инженерии. Вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли его команда создала уникальные липидные наночастицы (LNP), которые доставляют мРНК к клеткам мозга, где она запускает производство белков, необходимых для нормального развития нервной системы.

Главный компонент метода — использование мРНК, которая, по сути, служит «инструкцией» для создания белков. Когда клетки мозга получают эту мРНК, она транслирует информацию о том, как производить определенные белки, которые помогают исправить генетические дефекты. Сама мРНК не несет белок, а вместо этого передает генетические инструкции, которые клетка затем использует для синтеза необходимых компонентов. Это значительно снижает риски побочных эффектов и повышает стабильность эффекта.

Липидные наночастицы (LNP) выступают в качестве носителя мРНК и позволяют ввести её внутрь клеток. Они имеют кислотоустойчивую оболочку, которая распадается внутри клеток, освобождая мРНК в нужное время и месте. При попадании внутрь клетки мРНК запускает процесс, известный как трансфекция, который позволяет клетке использовать генетический материал для создания новых белков.

Трансфекция — это процесс ввода генетического материала (в данном случае мРНК) в клетку, чтобы изменить или дополнить ее генетические функции. В данном исследовании трансфекция необходима для того, чтобы мРНК проникала внутрь клеток и начинала процесс синтеза белков, которые корректируют дефектные гены.

Проще говоря, мРНК предоставляет клетке «рецепт», по которому она сама синтезирует нужные белки, исправляя генетические ошибки.

Исследователи использовали эту технологию для доставки мРНК, кодирующей белок Cas9 — «генетические ножницы», которые могут разрезать и изменять поврежденные гены. В модели на мышах ученые вводили LNP с мРНК Cas9 в желудочки мозга плода, где мРНК затем производила белок, который редактировал гены, связанные с синдромом Ангельмана. Это раннее вмешательство позволяет остановить развитие симптомов еще до рождения.

Использование LNP позволило трансфицировать около 30% стволовых клеток мозга у мышей, которые затем продолжали развиваться и распространяться по центральной нервной системе. Исследователям также удалось «перепрошить» 60% нейронов гиппокампа и 40% нейронов коры мозга, что открывает большие перспективы для предотвращения генетических заболеваний.

Метод также доказывает свою ценность, поскольку доставляет мРНК в развивающийся мозг до формирования гематоэнцефалического барьера, который затрудняет лечение после рождения. В будущем команда Ванга планирует повысить эффективность метода и адаптировать его для лечения различных генетических болезней.