Исследователи из Emory и Georgia Tech разработали потенциальное лечение атеросклероза, которое нацелено на главного контролера процесса.
Публикация результатов запланирована на декабрь. 18 в журнале Nature Communications.
В частности, главный контроллер получен из источника, который, по мнению ученых, был мусором. Это молекула микро-РНК, которая происходит из неиспользованного шаблона, который остается после удаления рибосом – фабрики белков рабочей лошади, обнаруженные во всех клетках.
Лечение работает, останавливая воспалительные эффекты нарушенного кровотока в клетках, выстилающих кровеносные сосуды. В моделях атеросклероза на животных препарат, блокирующий микро-РНК, может предотвратить закупорку артерий, несмотря на постоянный стресс, связанный с диетой с высоким содержанием жиров. Микро РНК, по-видимому, действует аналогичным образом в клетках человека.
"Мы знаем, что аэробные упражнения обеспечивают защиту от атеросклероза, частично за счет улучшения структуры кровотока. Теперь мы понимаем, как," говорит старший автор Ханджун Джо, доктор философии. "Здоровый поток снижает производство таких плохих актеров, как эта микро-РНК. Нацеливание на него могло бы стать основой терапевтического подхода, который можно было бы относительно легко применить по сравнению с другими лекарствами."
Джо – профессор Джона и Яна Портман в Wallace H. Колтер, факультет биомедицинской инженерии Технологического института Джорджии и Университета Эмори. Соавторами статьи являются докторанты Донг Джу Сон, доктор философии, и Сандип Кумар, доктор философии.
При атеросклерозе стенки артерий утолщаются из-за постепенного накопления лейкоцитов, липидов и холестерина. Процесс может привести к образованию бляшек и, в конечном итоге, к сердечным приступам и инсультам.
Атеросклероз возникает преимущественно в разветвленных или искривленных областях артерий из-за особенностей кровотока, обусловленных формой кровеносных сосудов. Постоянный, регулярный кровоток способствует здоровью кровеносных сосудов, в то время как беспорядочный или турбулентный кровоток может привести к заболеваниям.
Джо и его коллеги разработали модель на животных, на которой можно быстро и выборочно стимулировать развитие атеросклероза, частично ограничивая кровоток в сонной артерии мыши. Для ускорения процесса у мышей также наблюдается дефицит ApoE, важного для удаления липидов и холестерина из крови, и их кормят диетой с высоким содержанием жиров. Модель позволяет исследователям сравнивать молекулы, которые активируются в эндотелиальных клетках, выстилающих кровеносные сосуды, на поврежденной стороне и на нетронутой стороне у того же животного.
Сон и Кумар сосредоточились на микро РНК, коротких фрагментах РНК, которые могут подавлять активность многих генов одновременно. Недавно было обнаружено, что микроРНК могут перемещаться от клетки к клетке и, таким образом, могут управлять такими процессами, как атеросклероз. Из всех изученных исследователями микроРНК, одна, в частности, под названием miR-712, была микроРНК, наиболее сильно индуцированной нарушенным кровотоком в модельной системе атеросклероза.
Исследователи обнаружили, что в ответ на нарушенный или нездоровый кровоток эндотелиальные клетки производят miR-712. miR-712, в свою очередь, ингибирует ген под названием TIMP3, который в условиях нормального кровотока сдерживает воспаление в эндотелиальных клетках.
Исследователи были удивлены, обнаружив, что miR-712 образуется из остатков длинной РНК, которая используется для образования рибосом. Рибосомы распространены повсеместно и выполняют основную функцию сборки белков.
"Это один из самых обильных потоков РНК, производимых клетками, и он оказывается источником молекулы, контролирующей атеросклероз," Джо говорит. "Почему природа так сделала? Я не думаю, что мы еще знаем."
Используя технологию под названием "заблокированные нуклеиновые кислоты," Джо и его коллеги протестировали эффекты блокировки miR-712 в организме. При введении мышам в модели быстрого атеросклероза лекарство против miR-712 ингибировало развитие артериальной блокады. Без лекарства бляшки блокировали в среднем 80 процентов пораженной сонной артерии, но лекарство сократило это вдвое. Лекарство аналогично действовало в другой модели атеросклероза, когда у животных болезнь развивалась медленнее.
Заблокированные нуклеиновые кислоты, нацеленные на неродственное заболевание (гепатит С), проходят клинические испытания и пока что кажутся эффективными. МикроРНК, подобная miR-712, по-видимому, выполняет такую же функцию контроля воспаления в эндотелиальных клетках человека; это называется miR-205.
Джо говорит, что его команда разрабатывает способы использования нанотехнологий для доставки препаратов против miR-712 в сердце или в эндотелиальные клетки специально для достижения эффективного терапевтического эффекта с минимальными побочными эффектами.
"Примечательно, что в наших экспериментах препарат анти-miR-712 доставлялся системно, но все же попал в нужное место и оказал сильное воздействие," Джо говорит. "Это хороший знак для будущих исследований в области перевода."