Исследователи из Университета Айовы успешно протестировали метод, который стимулирует ген для предотвращения краниосиностоза — состояния, при котором у младенцев преждевременно срастаются кости черепа.
Краниосиностоз возникает, когда одно или несколько соединений между костями черепа ребёнка закрываются раньше времени, оставляя недостаточно места для роста мозга. Это может привести к деформациям формы головы и черт лица, если не провести хирургическое лечение. По некоторым данным, такое состояние встречается у одного из 2200 новорождённых.
Исследователи из Айовы выявили один ген — miR-200a, — и создали наноразмерные пакеты, которые вводились под кожу новорождённым мышам. Нанопакеты мигрировали в область соединения в черепе мышей и высвобождали ген miR-200a, заставляя клетки стимулировать более активную выработку этого гена. Такая выработка, известная как экспрессия гена, инструктировала соединения, или швы в черепе, не срастаться, что позволяло мозгу мышей развиваться нормально.
«Это первая демонстрация подхода генной терапии для лечения краниосиностоза, о котором мы знаем», — говорит Брэд Эмендт, профессор анатомии и клеточной биологии в Медицинском колледже Карвера, профессор ортодонтии в Стоматологическом колледже и автор соответствующей статьи. «Это позволит избежать многих травм у детей».
Исследование под названием «Ингибирование краниосиностоза и преждевременного сращения швов у Twist1-мутантных мышей с помощью генной терапии РНК-наночастицами» было опубликовано онлайн 22 августа в журнале Science Advances.
Более 40 генов считаются вовлечёнными в краниосиностоз. Эмендт сосредоточился на гене miR-200a после того, как обнаружил, что он играет роль в развитии черепа и лица. Его команда проверила гипотезу, сначала заблокировав ген у новорождённых мышей. У мышей в этих экспериментах развился краниосиностоз.
Затем группа Эмендта в сотрудничестве с Кевином Райсом, профессором колледжа фармацевтики и соавтором исследования, разработала рецептуру для доставки гена miR-200a и побуждения клеток к его выработке. Эта рецептура включала пакет размером 95 нанометров, в котором размещался ген, достаточно маленький, чтобы клетка могла его распознать и принять, как приглашённого гостя.
«У клеток есть процесс, в котором они видят эту наночастицу, поглощают её и снимают оболочку с частицы, чтобы мы могли высвободить ген. Затем клетка может его экспрессировать», — объясняет Эмендт.
Исследователи ввели нанопакеты однократно восьми новорождённым мышам, которые были генетически запрограммированы на развитие краниосиностоза. Ни у одной из восьми мышей не развилось это состояние. Более того, швы черепа оставались открытыми в течение 17 дней, что позволило мозгу мышей расти нормально, и достаточно долго, чтобы продемонстрировать долгосрочный эффект генной терапии, сообщают исследователи.
«Мы показали, что наша система нетоксична и не вызывает побочных эффектов ни на череп, ни на развитие рака», — говорит Эмендт, который является директором Центра исследований черепно-лицевых аномалий в Айове.
Пока что обнаружить краниосиностоз до рождения ребёнка практически невозможно. Но после обнаружения вмешательство будет минимальным: хирургам нужно будет провести процедуру, известную как эндоскопическая полосовая краниэктомия, после которой можно будет применить генную терапию.
Эмендт подал заявку в Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США на разрешение протестировать свою генную терапию на младенцах. Он надеется начать клинические испытания в течение следующих одного-двух лет.
«Мои исследования действительно сосредоточены на улучшении здоровья пациентов и на том, как мы можем помочь пациентам», — говорит он. «Поэтому для нас очень важно показать, что у нас есть потенциальное лечение для детей с краниосиностозом».
Первый автор — Сэмюэль Свирсон, студент Междисциплинарной программы послевузовского образования в области биомедицинской инженерии в Айове, который проводил эксперименты на мышах. Дополнительные соавторы — Стив Элисон, менеджер исследовательской лаборатории в исследовательской группе Эмендта; и Дэн Су из Стэнфордского университета.
Предоставлено Университетом Айовы.