«Выключение» неправильно функционирующих генов – перспективное направление в лечении таких заболеваний, как рак и болезни сердца. Один из эффективных подходов заключается в доставке препаратов – небольших молекул рибонуклеиновой кислоты, или РНК, используемых для подавления экспрессии генов. Такие препараты, в сущности, имитируют естественный процесс РНК-интерференции.

Ученые Медицинского научно-исследовательского института Сэнфорда-Бернема (Sanford-Burnham Medical Research Institute) разработали наночастицы, которые, по-видимому, позволяют преодолеть сложности в доставке молекул РНК, называемых малыми интерферирующими РНК (siRNA), в нужные клетки. Синтезировав наночастицу, высвобождающую свой миРНК-груз только после попадания в клетки-мишени, доктор Тарик Рана (Tariq Rana) и его коллеги показали на мышах, что доставлять в клетки лекарства, заставляющие замолчать конкретные гены, вполне возможно.

Ученые синтезировали то, что они назвали интерферирующими наночастицами (interfering nanoparticles, iNOPs), из многократно разветвляющихся молекул небольшого природного полимера – поли-L-лизина.

Наночастицы спроектированы таким образом, что имеют положительно заряженные остатки, связанные с iNOPs дисульфидными связями, и собираются в комплекс с отрицательно заряженными миРНК. Именно эти связи гарантируют, что молекулы миРНК остаются связанными с наночастицей, названной iNOP-7DS. Но, попадая в клетку-мишень, естественно присутствующий и широко распространенный антиоксидант глутатион разрывает дисульфидные связи, высвобождая молекулы миРНК. В своих экспериментах доктор Рана и его коллеги показали, что iNOP-7DS может распадаться, то есть дисульфидные связи, удерживающие молекулы миРНК, могут быть разорваны.

Комплекс INOP-7DS эффективно доставляется в выращенные в культуре клетки печени мыши, где молекулы миРНК подавляют экспрессию гена ApoB. Активность этого гена в клетках печени чрезвычайно трудно регулировать низкомолекулярными соединениями, между тем высокий уровень кодируемого ApoB белка может привести к образованию бляшек, вызывающих сосудистые заболевания.

РНК-интерференция (RNAi) обладает значительным потенциалом в качестве терапевтической стратегии, но разработка эффективных методов in vivo доставки РНК остается сложной задачей. Ученые Медицинского научно-исследовательского института Сэнфорда-Бернема разработали и синтезировали наночастицы, состоящие из функционализированных поли-L-лизин-дендримеров, модифицированных разлагаемыми спейсерами, облегчающими высвобождение малых интерферирующих РНК (миРНК) in vivo. Новые siRNA-iNOP комплексы опосредуют эффективную ген-специфическую РНК-интерференцию в культуре клеток и в организме мышей и демонстрируют повышенную способность к таргетингу определенных тканей.
(Рис. ACS Medicinal Chemistry Letters)

Ученые показали, что созданные ими наночастицы стабильны в сыворотке крови, что дает надежду на то, что они не разрушатся в кровотоке. Наконец, в тестах на мышах было показано, что iNOP-7DS может эффективно доставляться в печень, селезенку и легкие, где снижают уровень матричной РНК, опосредующей экспрессию гена ApoB. В экспериментах на животных ученые установили, что эффективны даже чрезвычайно малые дозы миРНК.

В следующих экспериментах на животных ученые рассчитывают еще более повысить эффективность INOP-7DS.

«Мы хотели бы сделать мишенью не только ApoB, но и гены, вызывающие рак, а также использовать наши наночастицы в других тканях. Это наша следующая цель», – говорит Рана.

Используя естественное явление РНК-интерференции, ученые разрабатывают новые способы подавления экспрессии неправильно функционирующих генов, ответственных в развитии болезней. Разработанные доктором Рана и его коллегами наночастицы предлагают потенциально новую стратегию реализации этого мощного терапевтического подхода.