Hvordan et tosidet molekyle kan dæmpe problematiske gener

T- og B-lymfocytter, som er en del af en gruppe af immunceller, der almindeligvis kaldes hvide blodlegemer, arbejder sammen for at eliminere fremmede angribere i kroppen, såsom vira. Visse sygdomme kan dog opstå, når T- og B-celler aktiveres på uhensigtsmæssige tidspunkter, herunder autoimmune lidelser og forskellige kræftformer. I en nylig artikel offentliggjort i Nature Communications , beskriver et hold ledet af forskere ved Tokyo Medical and Dental University (TMDU) en teknologi kaldet et heteroduplex oligonukleotid (HDO), som de udviklede til at levere til lymfocytter og regulere deres funktioner.

Genekspression er roden til at kontrollere cellulær aktivitet. Sygdom kan opstå, når visse gener enten slås forkert fra eller udtrykkes ukontrolleret. Derfor har forskere haft til formål at udvikle terapeutiske metoder til at genoprette genekspressionsniveauer til deres sunde tilstand, ideelt set kun i de unormale celler. En sådan modalitet er at levere specifikt konstruerede DNA- eller RNA-molekyler, der kan lokalisere de fejludtrykte genmeddelelser og dirigere cellen til at sænke dem tilbage til normale niveauer. Den sværeste del af dette er dog at sikre, at de terapeutiske molekyler effektivt kan nå deres rette destination uden at blive nedbrudt af cellen.

"Vores team designede et DNA/RNA-hybridmolekyle kaldet en HDO," siger hovedforfatter af undersøgelsen Masaki Ohyagi. "Den specifikke sekvens af HDO kan ændres for at målrette mod et bestemt gen af ​​interesse, mens dets rygrad gør det stabilt i celler."

En vigtig del af teamets HDO-design er tilføjelsen af ​​et molekyle kaldet α-tocopherol, som er afgørende for dets korrekte levering. Fordi α-tocopherol er essentielt for korrekte lymfocytiske immunresponser, tillader tilføjelse af dette, at HDO kan leveres i perifert blod og ledes til lymfocytter. Holdet designede HDO'er til adskillige musegener og injicerede dem derefter intravenøst ​​i laboratoriemus.

"Vi fandt ud af, at vores HDO-teknologi var i stand til specifikt at dæmpe disse gener i muselymfocytter mere robust og stabilt, og også med mindre toksicitet, end andre tidligere versioner af denne metode," siger Takanori Yokota, seniorforfatter til artiklen. "Vores undersøgelser viste også, at HDO'erne kommer ind i disse celler gennem en proces kaldet endocytose."

Efter at have fundet ud af, at deres teknologi var effektiv til gendæmpning, undersøgte TMDU-teamet, om det kunne være nyttigt som sygdomsbehandling. De designede en HDO rettet mod et gen kaldet Itga4, som er centralt for patogenesen af ​​eksperimentel autoimmun encephalomyelitis (EAE), en musemodel for multipel sklerose (MS).

"Intravenøs injektion af disse mus med en Itga4-målrettet HDO forsinkede starten og forbedrede EAE-symptomer og reducerede både inflammatorisk celleinfiltration og rygmarvsdemyelinisering," forklarer Ohyagi.

Dette arbejde demonstrerer HDO-teknologiens kraftfulde gendæmpende virkninger såvel som dens overlegne leveringsevner i forhold til andre lignende metoder. Mest signifikant var den Itga4-specifikke HDO i stand til at forbedre resultaterne i en MS musemodel, hvilket tyder på, at det kan være nyttigt som et nyt terapeutisk middel, der kunne udvikles til humane immunmedierede sygdomme.