Новая РНК-терапия поможет сердцу лучше восстанавливаться после инфаркта
Исследователи создали липидные наночастицы с самокопирующейся РНК, которая несет инструкции для синтеза молекулы pro-ANP. После инъекции в мышцу руки или бедра клетки начинают производить этот неактивный предшественник, который затем циркулирует в крови.
Источник: Cheng Lab/Columbia University. Иммунофлуоресцентное изображение поперечных срезов сердца здоровой новорожденной мыши (слева) и новорожденной мыши, у которой инфаркт миокарда был вызван в первый день после рождения; анализ проведен через три дня после повреждения (справа). Желтый сигнал показывает высокий уровень экспрессии pro-ANP в пограничной зоне поврежденного миокарда. Pro-ANP — это белок, уровень которого повышается в ответ на повреждение и который способствует восстановлению сердца у новорожденных мышей. Кардиомиоциты показаны пурпурным цветом (α-актинин), а клеточные ядра — голубым.
МОСКВА, 16 марта. /Новости науки/. Ученые разработали новую РНК-терапию, которая может помочь сердцу лучше защищать и восстанавливать себя после инфаркта. В опытах на животных одной инъекции в скелетную мышцу оказалось достаточно, чтобы уменьшить рубцевание и улучшить работу сердца, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
«Чтобы доставить это лекарство, не нужно вскрывать грудную клетку или подводить катетер к сердцу. В принципе, врачу достаточно просто ввести эти частицы в руку», — отмечает руководитель исследования, профессор биомедицинской инженерии Колумбийского университета Ке Чэн.
Как объясняют авторы работы, после инфаркта врачи могут восстановить кровоток в закупоренном сосуде, но погибшие клетки сердечной мышцы почти не заменяются новыми. Это связано с тем, что сердце обладает очень слабой способностью к регенерации.
Ученые обратили внимание на особенность новорожденных млекопитающих: в первые дни жизни их сердце еще может частично восстанавливаться. Важную роль в этом играет гормон ANP, который помогает росту новых сосудов, снижает воспаление и уменьшает образование рубцов. С возрастом его уровень снижается, и эта способность почти исчезает.
В экспериментах исследователи сравнили реакцию сердца на инфаркт у новорожденных и взрослых мышей. Оказалось, что у новорожденных резко усиливается работа гена Nppa, связанного с выработкой предшественника ANP, тогда как у взрослых такой ответ был заметно слабее. Когда этот ген у новорожденных животных блокировали, сердце хуже восстанавливалось.
Проблема, однако, в том, что сам ANP трудно использовать как обычное лекарство: в организме он начинает быстро разрушаться, уже через несколько минут. Поэтому ученые предложили иной подход — заставить организм временно вырабатывать заготовку для лекарства самостоятельно.
Для этого исследователи создали липидные наночастицы с самокопирующейся РНК, которая несет инструкции для синтеза молекулы pro-ANP. После инъекции в мышцу руки или бедра клетки начинают производить этот неактивный предшественник, который затем циркулирует в крови.
Активной молекула становится уже в самом сердце. Это происходит благодаря ферменту Corin, который особенно часто встречается именно в сердечной ткани. Иными словами, лекарство не нужно доставлять прямо в сердце: оно активируется в том органе, где должно работать.
«Вся идея в том, чтобы учиться у природы. Сердце новорожденных после инфаркта само вырабатывает больше этой молекулы. Вероятно, именно поэтому молодое сердце может восстанавливаться. Взрослое сердце не способно производить ее в достаточном количестве, и мы нашли способ доставить ее именно туда, где она нужна», — пояснил Чэн.
Авторы подчеркивают, что такой способ доставки менее травматичен, чем прямые вмешательства на сердце. Сейчас для адресной доставки препаратов в сердце часто требуются сложные инвазивные процедуры, тогда как новая схема в перспективе может ограничиться обычной инъекцией.
В лабораторных испытаниях однократное введение препарата заметно уменьшало рубцевание сердечной ткани и улучшало работу сердца как у мелких, так и у крупных животных. Эффект одной инъекции сохранялся не менее четырех недель.
Исследователи также проверили подход в более сложных условиях, приближенных к клинической практике: на пожилых животных, на моделях атеросклероза и диабета второго типа, а также при отсроченном лечении, когда препарат вводили через неделю после инфаркта. Во всех случаях терапия сохраняла эффективность.
По мнению авторов, в будущем такой подход можно использовать не только после инфаркта, но и при других заболеваниях, связанных с повреждением тканей, включая болезни почек, гипертонию и преэклампсию.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
«Чтобы доставить это лекарство, не нужно вскрывать грудную клетку или подводить катетер к сердцу. В принципе, врачу достаточно просто ввести эти частицы в руку», — отмечает руководитель исследования, профессор биомедицинской инженерии Колумбийского университета Ке Чэн.
Как объясняют авторы работы, после инфаркта врачи могут восстановить кровоток в закупоренном сосуде, но погибшие клетки сердечной мышцы почти не заменяются новыми. Это связано с тем, что сердце обладает очень слабой способностью к регенерации.
Ученые обратили внимание на особенность новорожденных млекопитающих: в первые дни жизни их сердце еще может частично восстанавливаться. Важную роль в этом играет гормон ANP, который помогает росту новых сосудов, снижает воспаление и уменьшает образование рубцов. С возрастом его уровень снижается, и эта способность почти исчезает.
В экспериментах исследователи сравнили реакцию сердца на инфаркт у новорожденных и взрослых мышей. Оказалось, что у новорожденных резко усиливается работа гена Nppa, связанного с выработкой предшественника ANP, тогда как у взрослых такой ответ был заметно слабее. Когда этот ген у новорожденных животных блокировали, сердце хуже восстанавливалось.
Проблема, однако, в том, что сам ANP трудно использовать как обычное лекарство: в организме он начинает быстро разрушаться, уже через несколько минут. Поэтому ученые предложили иной подход — заставить организм временно вырабатывать заготовку для лекарства самостоятельно.
Для этого исследователи создали липидные наночастицы с самокопирующейся РНК, которая несет инструкции для синтеза молекулы pro-ANP. После инъекции в мышцу руки или бедра клетки начинают производить этот неактивный предшественник, который затем циркулирует в крови.
Активной молекула становится уже в самом сердце. Это происходит благодаря ферменту Corin, который особенно часто встречается именно в сердечной ткани. Иными словами, лекарство не нужно доставлять прямо в сердце: оно активируется в том органе, где должно работать.
«Вся идея в том, чтобы учиться у природы. Сердце новорожденных после инфаркта само вырабатывает больше этой молекулы. Вероятно, именно поэтому молодое сердце может восстанавливаться. Взрослое сердце не способно производить ее в достаточном количестве, и мы нашли способ доставить ее именно туда, где она нужна», — пояснил Чэн.
Авторы подчеркивают, что такой способ доставки менее травматичен, чем прямые вмешательства на сердце. Сейчас для адресной доставки препаратов в сердце часто требуются сложные инвазивные процедуры, тогда как новая схема в перспективе может ограничиться обычной инъекцией.
В лабораторных испытаниях однократное введение препарата заметно уменьшало рубцевание сердечной ткани и улучшало работу сердца как у мелких, так и у крупных животных. Эффект одной инъекции сохранялся не менее четырех недель.
Исследователи также проверили подход в более сложных условиях, приближенных к клинической практике: на пожилых животных, на моделях атеросклероза и диабета второго типа, а также при отсроченном лечении, когда препарат вводили через неделю после инфаркта. Во всех случаях терапия сохраняла эффективность.
По мнению авторов, в будущем такой подход можно использовать не только после инфаркта, но и при других заболеваниях, связанных с повреждением тканей, включая болезни почек, гипертонию и преэклампсию.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
