Исследователи генетически модифицировали паразита, известного как Toxoplasma gondii. Они изменили его так, чтобы он мог доставлять лекарства через гематоэнцефалический барьер — это защитный барьер между кровеносной системой и мозгом.Такой инновационный подход открывает перспективы для лечения неврологических заболеваний, таких как синдром Ретта. В этом исследовании учёные использовали «кошачьего паразита» Toxoplasma gondii для доставки терапевтических белков к нейронам. Это может стать новым методом лечения различных неврологических расстройств.
Исследование провели международная группа учёных, которую возглавили профессора Одед Рехави (Oded Rechavi), Шахар Браха (Shahar Bracha) и Лилах Шейнер (Lilach Sheiner). Они работают в университетах Тель-Авива и Глазго. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Microbiology.
Профессор Рехави объясняет, что одна из самых больших проблем в лечении неврологических заболеваний — это преодоление гематоэнцефалического барьера (ГЭБ). Очень сложно доставлять лекарства в мозг через кровоток, особенно когда речь идёт о больших молекулах, таких как белки. Эти «машины» выполняют множество важных функций внутри клетки.
Команда предложила креативное решение: использовать одноклеточный паразит Toxoplasma gondii, который может заражать самые разные организмы, но размножается только в кишечнике кошек. Этот паразит очень эффективен при заражении людей: по оценкам, треть населения мира заражается им в какой-то момент своей жизни. Однако паразит опасен для людей с ослабленным иммунитетом и для плодов, чья иммунная система ещё не развита.
Поэтому беременным женщинам рекомендуется не есть сырое мясо и держаться подальше от кошек. Избавляя организм от паразита, здоровая иммунная система имеет лишь ограниченный доступ к мозгу. Паразит остаётся в мозге на протяжении всей жизни носителя.
Способность паразита проникать в человеческий мозг и выживать там в спящем состоянии без размножения сделала его идеальным кандидатом для нового подхода исследователей. Они генетически модифицировали Toxoplasma gondii так, чтобы он секретировал терапевтические белки.
У паразита есть три отдельные системы секреции. Исследователи использовали две из них: первую, которая секретирует белки вне нейронов, и вторую, которая «выстреливает» в нейрон «гарпуном». Оказавшись внутри, паразит образует своего рода кисту, в которой он продолжает постоянно секретировать белки.
Команда спроектировала ДНК паразита так, чтобы он производил и секретировал нужные им белки, обладающие терапевтическим потенциалом. Способность паразита проходить через ГЭБ и общаться с нейронами в сочетании с нашей способностью создавать паразита открывает прекрасные возможности для решения огромной терапевтической задачи доставки лекарств в мозг.
В исследовании команда использовала трансгенных модельных животных, которым ввели генетически модифицированных паразитов. Несколько доказательств доказали, что белки были доставлены в целевую область и оставались активными в ядрах нейронов. Один из них особенно привлекал внимание: белок, доставленный паразитом, проникал в ядра и вырезал определённые сегменты ДНК, заставляя мозг трансгенных животных светиться в темноте.
Этот прорыв может иметь далеко идущие последствия для лечения различных заболеваний. В настоящем исследовании исследователи специально продемонстрировали доставку белка MeCP2, дефицит которого связан с синдромом Ретта — смертельным заболеванием, вызванным дефицитом единственного гена в клетках головного мозга. Но это только один пример. Существует множество других заболеваний, вызванных дефицитом или аномальной экспрессией определённого белка.
Литература
“Engineering Toxoplasma gondii secretion systems for intracellular delivery of multiple large therapeutic proteins to neurons” by Oded Rechavi et al. Nature Microbiology
