Фотография системы экспозиции микро-светодиодов 405 нм, используемой для облегчения высвобождения грузовых белков из экзосомальной мембраны. Кредит: Jeein Lim
Многопрофильная группа инженеров-биохимиков разработала систему доставки на основе экзосом, которая может переносить полезные белки в клетки, что позволяет применять новые виды лечения. Их статья опубликована в журнале Science Translational Medicine.
Предыдущие исследования показали, что некоторые заболевания можно было бы лучше лечить, доставляя определенные белки в нужные клетки — например, помещая комплекс рибонуклеопротеина в нервные клетки для лечения болезни Альцгеймера. На сегодняшний день такие попытки не увенчались успехом.
Для этого нового исследования группа в Корее разработала систему доставки, которая преодолевает проблемы, которые блокировали другие попытки, возможно, позволяя новые способы лечения различных заболеваний.
Разработку своей системы исследователи начали с экзосом — везикул, которые клетки используют для отправки белков в другие клетки. Они сконструировали их таким образом, чтобы они могли переносить грузовые белки, слитые с mMaple3, фоторасщепляемым белком. Затем он был слит с маркерными белками, естественным образом присутствующими в экзосоме.
Такая конструкция привела к сверхэкспрессии груза на пути к клетке-мишени и последующему накоплению внутри экзосомы. Воздействие света на груз, как только он достиг пункта назначения, раскололо mMaple3, позволив грузу уйти в камеру. Исследователи называют свою систему MAPLEX.
-
Схематическое изображение системы MAPLEX. Система MAPLEX состоит из трех компонентов: карго-белка, фоторасщепляемого белка (PhoCl) и экзосомального мембранного белка (EMP). mMaple3 использовался в качестве PhoCl, а CD9 использовался в качестве EMP. Автор: Jihoon Han
-
Схематическое изображение системы MAPLEX и ее приложений. Система MAPLEX состоит из трех компонентов: белка-груза, фоторасщепляемого белка (PhoCl) и белка экзосомальной мембраны (EMP). EMP позволяет загружать белок-груз в экзосому, а PhoCl позволяет высвобождать белок-груз из экзосомальной мембраны при воздействии света 405 нм. В этом исследовании система MAPLEX использовалась для индукции клеточных событий, включая регуляцию транскрипции в фибробластах BJ, рекомбинацию генов у мышей-репортеров Cre и редактирование эпигенома в мышиных моделях болезни Альцгеймера. Кредит: Jihoon Han
Исследовательская группа протестировала свою систему, разработав назальный спрей для введения системы доставки MAPLEX в мозг мышей с болезнью Альцгеймера. В тестовом случае грузом был рибонуклеопротеиновый комплекс dCas9, который попал в клетки мозга. Высвобождение груза привело к уменьшению количества белков амилоида-β и улучшению памяти и когнитивных функций.
Исследователи предполагают, что их система доставки может быть использована в качестве варианта лечения для широкого круга пациентов, которым может помочь доставка белков в пораженные клетки, в частности те, которые основаны на редактировании эпигенома CRISPR или те, которые связаны с дефицитом определенных белков или ферментов.
Дополнительная информация: > Джихун Хан и др., «Сконструированные экзосомы с фотоиндуцируемой системой доставки белков позволяют редактировать эпигеном на основе CRISPR-Cas при болезни Альцгеймера», Science Translational Medicine (2024). DOI: 10.1126/scitranslmed.adi4830
Информация журнала: Наука трансляционная медицина
