Профилактический РНК-препарат защитил мышей от ботулотоксина
Ботулизм — редкое, но тяжелое и часто смертельное заболевание, вызываемое ботулиническим нейротоксином, продуцируемым бактерией Clostridium botulinum. Недуг чаще всего возникает после приема зараженной пищи, проникновения спор через раны или когда споры проглатываются, а затем прорастают в желудочно-кишечном тракте — чаще у младенцев. Кроме того, ботулотоксин может применяться как биологическое оружие — заболевание развивается при вдыхании вещества.
Из-за тяжести и быстрого появления симптомов воздействие ботулинического токсина требует немедленной антитоксиновой терапии, которая обычно основана на сыворотке лошадей. Профилактическая терапия также нужна, если есть опасения, что пациент съел зараженную еду. Однако часто возникают побочные эффекты, такие как аллергические реакции, лихорадка, сывороточная болезнь. Вакцина против ботулизма существует, но она редко используется, поскольку ее эффективность не была полностью изучена, а еще обнаружены серьезные побочные эффекты.
Более безопасной альтернативой могут быть антитела к ботулотоксину, а также их фрагменты, искусственно синтезированные. Однако их получение может быть достаточно дорогим, кроме того, такие белки могут быть неправильно свернуты и не модифицированы так, как это необходимо для работы. Это в целом довольно частая проблема белков, которые нарабатываются в бактериальных или даже бесклеточных системах. Именно поэтому привлекательным видится подход, когда в организм пациента вводят матричные РНК (мРНК), на основе которых его клетки самостоятельно синтезируют рабочие антитела к опасным молекулам.
В своей новой работе исследователи из НИЦ эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи вместе с коллегами из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Института биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова и Сеченовского университета предложили систему из мРНК, кодирующей вариабельный домен антитела к ботулотоксину, который непосредственно с ним связывается, и концевой участок антитела, который взаимодействует с иммунными клетками. Молекулу они заключили в липидный наноконтейнер, защищающий РНК от разрушительного действия ферментов крови, а также помогающий ему попасть внутрь клеток.
Сначала авторы убедились, что такая система может эффективно проникать внутрь клеток и распространяться по организму, попробовав наночастицы с мРНК, кодирующими люциферазу светлячка, на различных клеточных культурах и на животных. Затем они вводили препарат уже с мРНК антител мышам внутривенно и внутримышечно. После животных отравляли летальной дозой ботулотоксина и следили за их состоянием. Оказалось, что уже спустя 3,5 часа на введенных мРНК синтезировались антитела в количестве достаточном, чтобы организм смог обезвредить яд, и ни одно из животных не погибло, хотя наблюдались легкие симптомы интоксикации. Эффект от такой «прививки» сохранился и спустя двое суток.
Таким образом авторы подтвердили, что их мРНК-платформа эффективна как экстренное профилактическое средство против ботулизма. Возможно, в дальнейшем такой подход поможет создать и терапевтический препарат для борьбы с развившимся заболеванием.