Учените използваха метод за редактиране на ген, наречен CRISPR/Cas9, за да генерират мишки, които точно имитират фатално дихателно разстройство при новородени бебета, което посинява устните и кожата си. Новият лабораторен модел позволи на изследователите да определят причината за заболяването и да развият потенциално и отчаяно необходимо лечение на базата на наночастици.

учените

Предимно нелечима, алвеоларна капилярна дисплазия с несъответствие на белодробните вени (ACDMPV) обикновено удря бебетата в рамките на един месец от раждането, според изследователи от Медицинския център за детска болница в Синсинати, които публикуват констатации в Американския вестник по респираторна и критична медицинска помощ. Болестта гладува белодробната система на кислорода, след като кръвоносните съдове на белия дроб не се образуват правилно по време на развитието на органите. Липсата на малки кръвоносни съдове, наречени алвеоларни капиляри, причинява хипоксия, възпаление и смърт.

Няма ефективно лечение, освен трансплантация на белия дроб, така че необходимостта от нови терапевтични средства е спешна. Идентифицирахме терапевтична стратегия за наночастици, за да увеличим броя на алвеоларните капиляри и да спомогнем за запазване на дихателната функция за поне подгрупа от бебета с това вродено белодробно заболяване. "

Д-р Влад Калиниченко в Центъра за перинатална институция за белодробна медицина в Синсинати и водещ изследовател

Болестта отдавна е свързана с мутации в гена FOXF1, важен регулатор на ембрионалното развитие на белите дробове. Оставащата загадка до това проучване са прецизните микробиологични процеси, които подхранват ACDMPV, според изследователите.

Разкриване на връзката STAT3

В сътрудничество с екипа на Павел Станкевич, д-р в Медицинския колеж Бейлор в Хюстън, лабораторията на Калиниченко анализира генетична информация от случаи на човешки ACDMPV, за да генерира първия клинично значим животински модел на ACDMPV. Те използваха CRISPR/Cas9 за пресъздаване на човешки мутации FOXF1 в мишката. CRISPR-Cas9 позволява прецизно редактиране на гени чрез използване на ензим за изрязване на специфични участъци от ДНК последователност и повторно поставяне на свободните краища в желаната точка, за да се промени генетичният състав на клетката.

Наличието на клинично точни модели на мишки на болестта ACDMPV позволи на учените да преодолеят дългогодишната пречка за разбиране на развитието на болестта, пишат авторите.

Работата разчита и на обширни биоинформатични анализи на клинични и лабораторни данни от биологични тестове. Това включва техника, наречена ChIP-Seq (която анализира протеин-ДНК взаимодействията), и цялостно секвениране на екзома (която разкрива подреждането на всички кодиращи протеина региони на гените).

Свързани истории

Изследвайки взаимодействията протеин-ДНК, свързани с гена FOXF1 в белодробни клетки, авторите на изследването откриват специфична точкова мутация, включваща FOXF1 в мястото на свързване на ДНК на S52F на ядрения протеин на FOXF1. Мутацията блокира молекулярната сигнализация към множество целеви гени, участващи в образуването на белодробни кръвоносни съдове.

Те също така откриха, че мутантният протеин S52F FOXF1 не взаимодейства с протеин, наречен STAT3. Връзката е от решаващо значение за стимулиране на развитието на кръвоносни съдове в неонаталния бял дроб. Това доведе до дефицит на STAT3 в развиващите се бели дробове и неправилно формиране на белодробната кръвоносна система.

Изследователите също така откриват дефицит на STAT3 в дарени проби от пациенти с ACDMPV, които имат специфични точкови мутации в гена FOXF1. Авторите предполагат, че лечението на новородени мишки със STAT3 ще стимулира развитието на кръвоносните съдове в белите дробове, но те трябва да измислят как да стигнат протеина до белите дробове.

Разтвор на наночастици STAT3

Изследователите се насочиха към технологията на наночастиците, за да доставят STAT3 мини-ген на белите дробове на новородени мишки. Те създадоха нова формулировка за така наречените полиетилениминови (PEI) наночастици.

Подобните на желатин PEI наночастици могат да носят терапевтичен генетичен материал в различни части на тялото, като ги прилагат на пациенти интравенозно. Понастоящем различни форми на наночастици PEI се тестват в клинични изпитвания за рак на възрастни в други институции, според авторите на изследването.

Терапевтичното приложение на STAT3 ДНК на новородени мишки с мутация S52F FOXF1 възстанови способността на ендотелните клетки да образуват белодробни кръвоносни съдове. Това стимулира растежа на кръвоносните съдове при животните и образуването на въздушни торбички, наречени алвеоларни.

"Ако ефикасността на наночастиците PEI бъде потвърдена в клиничните изпитвания, които се провеждат за рак на възрастни, PEI може да се обмисли за STAT3 генна терапия при бебета с ACDMPV", каза Калиниченко. "Като се има предвид, че ACDMPV е рядко заболяване, ще е необходимо многоцентрово клинично изпитване, за да се оцени ефикасността на STAT3 генната терапия при ACDMPV новородени и кърмачета."