Лікувальні РНК навчилися доставляти в клітини ультразвуком

Американським вченим вдалося доставити молекули РНК в слизову оболонку кишечника живих мишей за допомогою ультразвуку. Результати роботи опубліковані в журналі.

Доставка РНК в клітини дозволяє регулювати їх функції, порушені при різних захворюваннях. Залежно від типу РНК можна запустити в клітині синтез бажаного білка або вплинути на експресію будь-якого гена. При цьому доставити нуклеїнову кислоту в клітку досить складно через великий розмір молекули. Роботу ускладнює і присутність ферментів нуклеаз, які швидко розщеплюють РНК.

Співробітники Массачусетського технологічного інституту і Бостонської дитячої лікарні раніше виявили, що проникність мембран клітин кишечника для невеликих лікарських молекул можна підвищити за допомогою ефекту нестаціонарної кавітації. Він полягає в тому, що під дією ультразвуку з заданими параметрами в рідині відбувається утворення невеликих бульбашок, які швидко схлопуються і «проштовхують» молекули всередину клітини. Вчені вирішили з'ясувати, чи підходить подібний метод для доставки в клітини макромолекул, зокрема РНК.

В експерименті вони використовували мишачу модель синдрому роздратованого кишечника - важкого хронічного запального захворювання товстої кишки. Тваринам за допомогою клізми вводили розчин малих інтерферуючих РНК (міРНК), які блокують трансляцію матричної РНК (мРНК) одного з найважливіших медіаторів запалення - фактора некрозу пухлин альфа (ФНО-^). Одночасно з цим на розчин діяли напівсекундними імпульсами ультразвуку з частотами від 20 до 100 кілогерць.

В результаті цього продукція ФНО-лід у слизовій оболонці товстої кишки знизилася в 7-10 разів, що практично повністю усунуло її запалення. Миші переносили процедуру добре, незважаючи на гострий запальний процес. Введення міРНК без впливу ультразвуком ефекту не проводило.

Після цього дослідники провели експеримент з більш великими молекулами. Вони вводили в кишечник мишей мРНК, що кодує фермент люциферазу, і її субстрат D-люциферин. При окисленні люциферазою люциферин випускає видиме світло (це явище носить назву біолюмінісценції). Під дією ультразвуку мРНК і люциферин проникли в клітини, які почали синтезувати люциферазу і світитися. Інтенсивність біолюмінісценції слизової оболонки кишечника при використанні ультразвуку виявилася в 11 разів більшою, ніж без нього.

Отримавши подібні результати, вчені створили компанію Suono Bio для подальшої розробки, клінічних випробувань і комерціалізації технології. В даний час вони працюють над створенням капсул для прийому всередину, які містять і задану РНК, і джерело ультразвукових імпульсів. Подібний пристрій має позбавити лікарів і пацієнтів від необхідності використання клізму і введених ректально генераторів ультразвуку.

Малі інтерферуючі РНК належать до великого сімейству некодуючих РНК, які не беруть безпосередньої участі в синтезі білка на матриці ДНК, але є важливими регуляторами багатьох внутрішньоклітинних процесів і беруть участь у розвитку різних захворювань.