Ученые из Института молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка выяснили, как именно лекарства на основе мРНК попадают внутрь клеток. Научная статья опубликована в журнале Journal of Cell Biology.
Генетическая информация, которая необходима для функционирования и развития организма, хранится в клетках в виде ДНК. Эта информация может быть перенесена на мРНК, через которую она впоследствии реализуется в виде белков. Лекарства на основе мРНК могут быть использованы для терапии многих заболеваний, от рака до сердечно-сосудистых болезней. При использовании таких лекарств мРНК доставляются в клетки и провоцируют синтез, разрушение или модификацию целевого белка. При этом главная проблема такого подхода к терапии ― необходимо доставить мРНК в клетки так, чтобы она дошла целой и могла участвовать в синтезе белков. Например, существуют липидные наночастицы, в которые упаковывается мРНК.
Немецкие ученые с помощью микроскопии высокого разрешения исследовали, как молекулы добираются до клетки. Они использовали липидные наночастицы с заключенной в них мРНК. Исследователям удалось описать длинный путь мРНК. Сначала мРНК, которая находится внутри липидного пузырька, должна попасть внутрь клетки. Наночастицы подходят к поверхности клетки и связываются с ее рецепторами. Внутрь клетки наночастицы попадают, когда оказываются в «ранних» эндосомах ― специальных мембранных органеллах. При этом мРНК теперь нужно преодолеть сразу два барьера, чтобы оказаться в цитоплазме.
Но лишь малой доле молекул мРНК это удается. Дело в том, что содержимое эндосом либо выводится обратно из клетки, либо переваривается в «поздних» эндосомах или лизосомах. До настоящего момента предполагалось, что мРНК покидает «поздние» лизосомы, как бы пользуясь сильнокислой средой этих органелл. На самом же деле мРНК высвобождается в цитоплазму из переваривающих эндосом, в которых не такая кислая среда.
Как заметили ученые, нельзя отправлять липидные наночастицы с мРНК в «поздние» эндосомы. Это не только оказывается непродуктивно для доставки лекарства, но и повышает его токсичность для клеток.
«Система доставки мРНК, основанная на липидных наночастицах, требует высоких доз при введении в организм, так как лишь малая часть молекул высвобождается из эндосом. Благодаря знанию о том, куда попадает мРНК и как она высвобождается из эндосом, мы можем разрабатывать более эффективные системы доставки, которые требовали бы более низкой дозировки препарата. Мы можем улучшить систему доставки мРНК, чтобы она могла применяться в лекарственных целях, например для лечения рака», ― подводит итог Марино Зериал, руководитель исследования.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
