Eine aktuelle Studie zeigt ein neuartiges biomedizinisches Werkzeug, das in der Lage ist, genetisches Material zu liefern, um fehlerhafte Gene in sich entwickelnden fötalen Gehirnzellen zu bearbeiten. An Mäusen getestet, könnte diese Technologie das Fortschreiten genetisch bedingter neurodevelopmentaler Erkrankungen wie dem Angelman-Syndrom und dem Rett-Syndrom vor der Geburt stoppen.
Der Hauptautor Aijun Wang, Professor an der UC Davis, betont das Potenzial dieses Werkzeugs, genetische Anomalien während kritischer Phasen der Gehirnentwicklung zu korrigieren. Die Zusammenarbeit zwischen dem Wang-Labor und dem Murthy-Labor an der UC Berkeley wurde heute in ACS Nano veröffentlicht.
Das innovative Liefersystem nutzt lipidhaltige Nanopartikel (LNP), um Messenger-RNA (mRNA) in Zellen zu transportieren, die dann in funktionelle Proteine übersetzt wird. Dieser Ansatz, der durch seine Anwendung in COVID-19-Impfstoffen an Aufmerksamkeit gewonnen hat, zielt darauf ab, die Herausforderungen bei der direkten Lieferung von Proteinen an Zellen zu bewältigen.
In einer aktuellen Veröffentlichung in Nature Nanotechnology beschrieben die Forscher eine neue LNP-Formulierung, die für eine sichere und effiziente mRNA-Lieferung entwickelt wurde. Diese Nanopartikel sind so konstruiert, dass sie in den Zellen abgebaut werden, was die Freisetzung von mRNA an dem Ort verbessert, an dem sie zur Proteinsynthese verwendet werden kann.
Wang weist darauf hin, dass die Effizienz dieser Liefermethode entscheidend ist, da eine niedrige Aufnahme höhere Dosen erfordern kann, was zu Toxizität führen kann. Die Studie zeigte, dass die LNP-Methode die Effizienz der mRNA-Übersetzung erheblich verbessert und das Risiko unerwünschter Immunreaktionen verringert.
Die Forscher wandten diese LNP-Technologie an, um Cas9-mRNA zu liefern, ein Enzym, das für die Genbearbeitung unerlässlich ist, um genetische Erkrankungen, die das zentrale Nervensystem betreffen, in utero zu behandeln. Durch die Injektion von LNPs in das fötale Gehirn gelang es ihnen, das mit dem Angelman-Syndrom verbundene Gen zu bearbeiten.
Die Ergebnisse zeigen, dass das LNP-Werkzeug 30 % der Gehirnstammzellen im Mausmodell effektiv transfezierte, mit dem Potenzial, dass diese bearbeiteten Zellen proliferieren und migrieren, was Hoffnung auf eine Korrektur neurodevelopmentaler Erkrankungen vor der Geburt bietet.
Wangs Team arbeitet mit dem MIND-Institut der UC Davis zusammen, um die Anwendung der LNP-Technologie bei verschiedenen neurologischen Erkrankungen weiter zu erforschen, mit dem Ziel, in Zukunft Versuche an größeren Tiermodellen und schließlich am Menschen durchzuführen.
Die Forschung erhielt Unterstützung von mehreren Institutionen, darunter Shriners Children's und die National Institutes of Health.