Но при нейродегенеративных заболеваниях, таких как БАС или спинальная мышечная атрофия, а также после травм спинного мозга, система доставки жизненно важной РНК к поврежденным участкам клетки дает сбой. В результате молекулы РНК не попадают туда, где они нужны, и повреждение становится необратимым.

Ученые из Стэнфорда разработали технологию, которая доставляет РНК в конкретные участки нейрона, где она может восстановить и даже заново вырастить части клетки. Их работа, поддержанная Национальными институтами здоровья США, закладывает основу для нового класса терапии — «пространственной РНК-медицины». Исследователи надеются, что это поможет в лечении неврологических заболеваний и травм.

Впервые мы применили CRISPR не для редактирования генов, а как точную систему доставки, — говорит Стэнли Ци, профессор биоинженерии и ведущий автор исследования, опубликованного 21 мая в Nature. — Только вообразите: можно найти поврежденный участок нейрона, отправить туда нужные молекулы и запустить восстановление. Теперь это возможно.

CRISPR-почтальон

В последние годы ученые поняли, что расположение РНК внутри клетки так же важно, как и ее функции. Нейрон может быть длиннее метра, а с возрастом, травмами или мутациями его способность транспортировать РНК на такие расстояния нарушается.

Лечебная РНК бесполезна, если не попадает в нужное место, — объясняет Ци. — Мы хотели создать технологию, которая точно доставляет ее туда, где она нужна.

Ученые использовали модифицированную версию CRISPR-Cas13 (в отличие от Cas9, работающей с ДНК, она взаимодействует с РНК). Обычно CRISPR разрезает генетический код, но здесь исследователи не меняли его — они просто перемещали РНК внутри клетки.

Cas13 по природе — как ножницы, но мы превратили его в почтальона, — говорит Ци. — Теперь он переносит РНК из одной точки клетки в другую.

Ученые добавили к Cas13 сигнальные метки — что-то вроде адресов, указывающих, куда доставить РНК. У каждого участка клетки свой «адрес», поэтому, меняя метки, можно направлять молекулы в разные места.

Технологию назвали CRISPR-TO. С ее помощью проверили десятки молекул РНК, чтобы найти те, что стимулируют рост нейронов. В эксперименте с нейронами мышей в чашке Петри CRISPR-TO доставлял РНК к концам нейритов — отростков, которые формируют связи между нейронами. Одна из молекул увеличила их рост на 50% за сутки.

Мы находим все больше РНК, способных ускорять восстановление нейронов, — говорит Мэнтин Хан, ведущий автор работы. — Мы добавили в CRISPR новый инструмент: теперь он управляет перемещением РНК внутри клетки. Раньше такого не делали, и это открывает новые пути для терапии нейродегенеративных болезней.

Безопаснее и эффективнее

Сейчас ученые тестируют CRISPR-TO на мышах и человеческих нейронах, чтобы определить, какие РНК лучше всего восстанавливают повреждения.

Мы только начинаем понимать, как распределение РНК влияет на восстановление мозга, — говорит Ци. — Надеюсь, наша технология поможет найти самые эффективные молекулы для терапии.

Пока CRISPR-TO перемещает естественную РНК клетки, но его можно использовать и для точного контроля над терапевтическими РНК, делая лечение безопаснее.

Это очень перспективно, — говорит Ци. — Мало просто доставить молекулу в клетку. Нужно, чтобы она оказалась в нужном месте в нужное время. Наша технология позволяет направлять любую РНК в любую клетку тела точно туда, где она необходима.

Польза исследования

• Точная доставка лекарств — решает проблему, когда терапия не работает из-за того, что молекулы не попадают в нужные участки клетки.
• Новые методы лечения — открывает путь к терапии БАС, травм спинного мозга и других болезней, где раньше восстановление нейронов казалось невозможным.
• Безопасность — CRISPR не редактирует гены, а только перемещает РНК, снижая риски нежелательных мутаций.

Пока технология тестировалась только на клеточных культурах. До реального применения в медицине нужно доказать, что она работает в живом организме без побочных эффектов — например, не вызывает иммунного ответа или неправильного распределения РНК.

Ранее ученые нашли в мигрирующих нейронах конус роста.