Генотерапия кожных заболеваний

В основе большинства кожных заболеваний - от псориаза до меланомы - лежат нарушения регуляции генной активности клеток кожи. В принципе, активность генов поддается медикаментозной корректировке, однако тут возникает вопрос, как обеспечить введение молекул соответствующих веществ непосредственно в клетки кожи, и только в них? Ведь кожный покров человека - исключительно эффективный барьер, весьма надежно защищающий организм от самых разных внешних воздействий.

РНК-интерференция как основа терапии

Однако теперь американским исследователям, похоже, удалось разработать простой, но вполне действенный метод, позволяющий успешно осуществлять такого рода локальную генную терапию. Профессор Эйми Поллер (Amy Paller), возглавляющая кафедру дерматологии Высшей медицинской школы Северо-западного университета в Чикаго, штат Иллинойс, поясняет: "Вообще-то наша кожа не пропускает сквозь наружные слои никакие фрагменты наследственного материала. Однако наши специальные наночастицы способны преодолеть этот барьер. Они проникают в клетки кожи и выполняют там свою функцию: инактивируют отдельные гены".

Возможность регуляции активности отдельных генов в клетке базируется на так называемой РНК-интерференции - явлении, за открытие которого двое американских ученых-генетиков - Эндрю Файр (Andrew Zachary Fire) и Крейг Меллоу (Craig Cameron Mello) - удостоились в 2006 году Нобелевской премии. Речь идет об универсальном механизме, функционирующем во всех живых организмах, будь то животные, растения или грибы.

Матричная РНК и микро-РНК

Как известно, вся наша наследственная информация заключена в молекулах дезоксирибонуклеиновой кислоты (сокращенно - ДНК). В клетке на основе этой информации синтезируются белки, которые, собственно, и составляют основу нашей жизни. Очень грубо процесс биосинтеза белков можно разделить на два этапа - транскрипцию и трансляцию.

Транскрипция - это синтез молекулы рибонуклеиновой кислоты (сокращенно - РНК), при котором матрицей служит молекула ДНК. То есть речь идет о переносе генетической информации с молекулы ДНК на молекулу РНК. А затем эта молекула РНК переходит в особую органеллу клетки, именуемую рибосомой, где заключенная в ней генетическая информация считывается, и на ее основе осуществляется трансляция, то есть формирование белка из аминокислот на матрице РНК.

Понятно, что молекулы этой так называемой информационной, или матричной РНК, хоть и отличаются друг от друга, но все они - весьма крупные, поскольку заключенная в них информация очень объемна. А Файр и Меллоу наткнулись на совсем другие молекулы РНК, длина которых не превышала двух с половиной десятков нуклеотидов. Оказалось, что эти микро-РНК не содержат никакой кодирующей информации и выполняют совершенно иную функцию: распознают большие молекулы матричной РНК, кодирующей белки, и вступают с ними во взаимодействие, блокируя их и предотвращая синтез соответствующих белков. Это явление и получило название РНК-интерференции.

Золотые наночастицы как средсто доставки

Вскоре стало ясно, что его можно использовать для целенаправленного подавления активности любого гена в клетке. Именно на такие малые интерферирующие РНК и сделали теперь ставку профессор Поллер и ее коллеги. Один из них - профессор Чад Миркин (Chad Mirkin), видный химик, медик, биолог и материаловед, директор Международного института нанотехнологий при Северо-западном университете, - разработал метод нанесения молекул микро-РНК на наночастицы золота.

В таком виде они легко проникают в клетки кожи, говорит профессор Поллер: "Мы полагаем, одна из причин этого феномена состоит в том, что наночастицы, видимо, связываются с определенными белками на поверхности клеточной мембраны. Нам удалось проследить, как наночастицы проникают внутрь клетки и как молекулы микро-РНК отделяются от них и целенаправленно "выключают" соответствующие гены. В результате синтез белков, кодируемых этими генами, полностью прекращается".

Золотые наночастицы довольно быстро выводятся из клеток. Опыты на мышах показали, что через 10 дней после втирания мази с наночастицами в кожу в ней остается всего лишь около 10 процентов исходного количества биологически активного компонента. А наночастиц, проникающих глубже в организм, скорее всего, крайне мало или нет вовсе. По крайней мере, пока профессор Поллер не обнаружила никаких признаков накопления наночастиц в других органах.

За наномазями и нанокремами - большое будущее

"Правда, наши испытания на безопасность мы проводили только на мышах и только в течение одного месяца, а этого, конечно, совершенно недостаточно, - признает исследовательница. - Здесь нам еще предстоит немало работы. Лишь успешно завершив нынешние опыты, можно будет переходить к экспериментам на людях".

Пока же испытания проходят успешно. Наночастицы не вызвали у подопытных животных ни воспалительных процессов, ни иных побочных реакций. А кроме того, они действуют строго локально и очень прицельно. Поэтому профессор Поллер возлагает на данную форму генотерапии кожных заболеваний большие надежды: "Гены играют определенную роль практически при любом кожном заболевании, поэтому мы полагаем, что наша методика носит универсальный характер. Конечно, для каждого гена нужна своя мазь, то сам по себе принцип такой терапии может оказаться настоящей панацеей".

Сейчас испытания на мышах проходят сразу три наномази - от плоскоклеточной карциномы, от псориаза и от хронических диабетических язв. Но понятно, что до появления препаратов, допущенных к использованию в клинической практике, пройдет еще не один год. А до того времени ученым предстоит решить и еще одну непростую задачу: "Микро-РНК разлагается довольно быстро, а это никуда не годится, ведь медикамент должен иметь более или менее долгий срок годности, - говорит исследовательница. - Поэтому нам нужно существенно повысить стабильность генетического материала, который мы намерены вводить в кремы и мази".