Исследователи предложили использовать генно-модифицированные клетки кожи для постоянной продукции фермента, разрушающего кокаин непосредственно в организме. В эксперименте на мышах кожный имплантат, продуцирующий «усиленную» бутирилхолинэстеразу, нормализовал поведение зависимых животных и защитил их от передозировки наркотиком. Авторы статьи, опубликованной в Nature Biomedical Engineering, отмечают, что подобные имплантаты можно использовать для продукции разных терапевтических белков, а не только бутирилхолинэстеразы.

Хроническое употребление кокаина приводит к нарушению системы вознаграждения в головном мозге, что влечет формирование устойчивой зависимости, от которой очень сложно вылечиться. Эффективных фармацевтических способов лечения кокаиновой зависимости не существует, однако в качестве такого средства ученые рассматривают модифицированную бутирилхолинэстеразу. Этот фермент в норме разрушает нейромедиатор ацетилхолин и обладает слабым сродством к кокаину, но его специально отобранные мутантные формы работают в несколько тысяч раз лучше. Смысл лечения с применением фермента заключается в том, что бутирилхолинэстераза просто расщепляет кокаин и не дает ему подействовать.

При внутримышечном или внутривенном введении фермент быстро разрушается в организме, поэтому оказался неэффективным для лечения зависимости, однако по-прежнему рассматривается как средство лечения передозировки. В новой работе исследователи из университета Чикаго предложили постоянно экспрессировать мутантную бутирилхолинэстеразу в организме в модифицированных клетках кожи с встроенным геном фермента.

В эксперименте на мышах у новорожденных животных взяли стволовые клетки кожи, и при помощи CRISPR-Cas9 встроили в геном клеток ген мутантной бутирилхолинэстеразы. После этого из модифицированных клеток вырастили кусочки кожи и имплантировали их мышам. Оказалось, что такие имплантаты обеспечивают постоянную концентрацию фермента в крови, достаточно высокую, чтобы снизить концентрацию введенного кокаина и нейтрализовать его эффект. Кожные имплантаты при этом эффективно защитили мышей от развития зависимости — у них не возрастала внеклеточная концентрация дофамина в мозге, и они не проявляли повышенного интереса к той клетке, где получали кокаин, в отличие от контрольных мышей. Кроме того, имплантаты снизили смертность животных при передозировке.

В отдельном эксперименте ученые встроили ген бутирилхолинэстеразы в человеческие стволовые клетки кожи, вырастили из них кожу, подсадили ее мышам и подтвердили, что фермент синтезируется и у них. Авторы предполагают, что этот подход вскоре можно будет проверить и на людях, так как экспериментальная терапия с искусственно выращенной кожей, в том числе из клеток с измененным геномом, для некоторых заболеваний уже дошла до клиники. К примеру, мы рассказывали о случае излечения мальчика с буллезным эпидермолизом, которому вырастили новую кожу из генно-модифицированных стволовых клеток.

Ранее та же исследовательская группа использовала генно-модифицированную кожу для лечения у мышей приобретенного ожирения и диабета. В данном случае клетки эпидермиса продуцировали глюкагон-подобный пептид-1 (GLP-1), который регулирует концентрацию глюкозы в крови.

Автор: Дарья Спасская