Направленная генная терапия с использованием белка с доменом цинковых пальцев снизило количество белка тау, который участвует в развитии болезни Альцгеймера. Инъекции частиц вируса с белком, снижающим активность гена тау-белка МАРТ здоровым мышам позволили снизить уровень РНК и белка тау от 50 до 80 процентов за 11 месяцев экспериментов.

Инъекции также помогли снизить уровень белка и РНК у мышей с болезнью Альцгеймера, что способствовало восстановлению развития отростков нейронов. При этом ученые не наблюдали побочных эффектов ни на молекулярном, ни на тканевом уровне.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

От болезни Альцгеймера сейчас страдают десятки миллионов людей по всему миру. И это количество будет только расти, пока исследователи не разработают эффективный подход к лечению. Для болезни характерны ухудшения памяти, двигательных функций и впоследствии смерть. Эти эффекты вызваны массовой гибелью нейронов мозга из-за образования в нем агрегатов белков: бета-амилоидов снаружи нейронов и тау-белков — внутри. Судя по всему, смерть нейронов вызывает именно накопление тау-белка, которое запускается бета-амилоидом через норадреналиновые рецепторы на поверхности клетки.

Биологи из Института нейродегенеративных заболеваний Массачусетса под руководством Сюзанны Вегманн (Susanne Wegmann) нашли способ снизить количество тау-белка в мозге мышей. Для этого они использовали белки с цинковыми пальцами — участками, которые позволяют белкам связываться с выбранными последовательностями ДНК. В данном случае биологи «сшили» эти белки с белками-репрессорами транскрипции и направили к гену тау-белка — MAPT. Белки репрессоры затрудняли посадку ферментов транскрипции на последовательность гена, из-за чего тот стал работать слабее.

Сначала исследователи протестировали такой способ снижения количества тау-белка на культуре нейронов. Биологи проанализировали эффекты от белков, направленных на разные участки МАРТ и выбрали из них тот, что значительно снизил активность гена, но не затронул другие последовательности ДНК в клетках.

Этот белок с цинковыми пальцами исследователи упаковали в частицы аденоассоциированного вируса и сделали инъекции здоровым мышам в двух группах: одна из них получила инъекции для наблюдения эффекта только в гиппокампе (считается, что эта область сильнее затронута болезнью Альцгеймера), а вторая — получила частицы по всему мозгу через кровь.

Для первой группы мышей удалось добиться снижения количества РНК на 88 и самого тау-белка на 76 процентов через шесть недель после инъекции. Общая экспрессия в мозге тоже была снижена, но на 50 процентов (p<0,001). Количество белка также упало примерно на 50 процентов через шесть месяцев после инъекции. При этом такой способ показал низкую токсичность для клеток мозга на молекулярном и тканевом уровнях.

Тогда биологи протестировали его на мышах-моделях болезни Альцгеймера. У этих животных в коре и гиппокампе образовывались белковые бляшки, которые мешали нейронам развиваться: вокруг бляшек биологи наблюдали поврежденные отростки нейронов с пузырьками, включающими в том числе тау-белок.

Через восемь недель после инъекций аденовируса биологам удалось добиться снижения РНК и белка тау на 30 процентов. Несмотря на сравнительно небольшой уровень снижения тау, количество поврежденных отростков нейронов вокруг бляшек в коре упало в два раза. Таким образом, подход к терапии болезни Альцгеймера через направленное изменение активности генов оказался довольно эффективным. К тому же он прост в использовании, поскольку требует однократной инъекции препарата для получения эффекта. Тем не менее, для использования его на людях потребуются дополнительные исследования влияния на другие участки генома.