Учёные Научно-технологического университета «Сириус» разработали способ адресной доставки мРНК в CD8⁺-Т-лимфоциты — клетки иммунной системы, которые способны уничтожать заражённые и опухолевые клетки. Исследователи модифицировали липидные наночастицы специальным белком, распознающим CD8 на поверхности Т-лимфоцитов. В экспериментах на клетках мыши такая конструкция позволила значительно повысить избирательность доставки мРНК. Результаты опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.

Молекулы мРНК можно использовать как временную инструкцию для производства нужного белка внутри клетки. Один из способов доставить их в организм — заключить мРНК в липидные наночастицы. Однако обычные наночастицы не всегда способны отличить один тип клеток от другого. Поэтому исследователи ищут способы добавить к ним своеобразный «адрес», который поможет направить груз именно туда, где он нужен.

В новой работе таким адресом стал небольшой искусственный белок DARPin. Он распознаёт молекулу CD8 на поверхности Т-лимфоцитов. Учёные присоединили DARPin к липидной наночастице таким образом, чтобы белок сохранял правильную ориентацию и мог связываться с клеткой.
Для этого исследователи использовали расширение генетического кода. Чтобы встроить особую непротеиногенную аминокислоту (НПА) в строго определённое место белка, необходимо задействовать специальные механизмы, позволяющие клетке включать её в процессе трансляции. Для этого применяют ортогональные аминоацил-тРНК-синтетазы (АРС) — ферменты, которые не взаимодействуют с обычными аминокислотами и собственными тРНК клетки, но избирательно соединяют нужную непротеиногенную аминокислоту со специально предназначенной для неё тРНК. Ранее в рамках проекта исследователи разработали синтетазу, способную эффективно включать азидную производную фенилаланина, о чём сообщалось в журнале Frontiers in Molecular Biosciences.

С помощью этого подхода в заданную позицию аминокислотной последовательности DARPin встроили непротеиногенную аминокислоту с азидной группой, создав заранее определённую «точку крепления». Через эту химически активную группу белок соединили с липидом и встроили получившуюся конструкцию в готовые наночастицы. Сайт-направленная модификация позволила точно зафиксировать ориентацию DARPin на поверхности наночастицы, избежав хаотичного связывания. При этом исследователи создали универсальную платформу: заменив молекулу-«адрес», технологию можно адаптировать для направленной доставки РНК к совершенно другим типам клеток и тканей.
Работу системы проверили с помощью мРНК, кодирующей флуоресцентный белок eGFP. После доставки такой мРНК клетка начинает производить GFP и становится светящейся, поэтому исследователи могут определить, какие клетки получили груз.

Обычные наночастицы практически не различали CD8⁺ и CD4⁺ Т-лимфоциты: соотношение этих клеток среди GFP-положительных составляло 1,7. После присоединения DARPin показатель селективности достиг примерно 90. Дополнительный эксперимент подтвердил, что результат связан именно с распознаванием CD8: если предварительно заблокировать этот белок на поверхности клеток антителом, трансфекция снижается примерно в 20 раз.

«Основной результат здесь — не столько увеличение общего числа трансфицированных клеток, сколько перераспределение доставки в пользу CD8⁺-клеток. Мы показали, что можно создать липидные наночастицы с мРНК, поверхность которых функционализирована CD8-специфичным DARPin в заданной ориентации, и что такое направленное присоединение позволяет избирательно доставлять мРНК в CD8⁺-Т-лимфоциты in vitro», — рассказала аспирант и младший научный сотрудник направления «Медицинская биотехнология» Научного центра трансляционной медицины Университета «Сириус» Анастасия Дахневич.

CD8⁺-Т-лимфоциты участвуют в защите организма от вирусных инфекций и опухолей. Поэтому возможность доставлять в них мРНК потенциально может использоваться для временного изменения работы этих клеток. В частности, адресная доставка терапевтической мРНК с помощью ЛНЧ, конъюгированных с анти-CD8-лигандами, в перспективе рассматривается как подход к in vivo программированию Т-клеток, что позволит избежать сложных и дорогостоящих этапов модификации клеток вне организма (ex vivo), характерных для CAR-T-терапии.

Однако пока речь идёт именно о технологической платформе, а не о готовом лекарстве. Эксперименты проводились in vitro на первичных Т-лимфоцитах мыши. Следующий этап — проверить, сохраняется ли адресность после введения наночастиц в организм, насколько безопасна такая система и сможет ли она эффективно доставлять мРНК к нужным клеткам in vivo. Кроме того, для дальнейшего развития технологии потребуется использовать вариант DARPin, распознающий человеческий CD8. Научно-технологический университет «Сириус» входит в состав консорциума по развитию мРНК-технологий, возглавляемого Национальным исследовательским центром эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи. Он был создан по поручению Президента России Владимира Путина для разработки и применения инновационных препаратов на основе матричной РНК и обеспечения технологического суверенитета нашей страны.

На федеральной территории дан старт масштабной реконструкции территории будущего Научно-технологического кампуса «Сириус». В конце июля по объекту были официально получены разрешения на строительство, охватывающие два ключевых этапа работ. Этот документ подтверждает готовность площадки к переходу от планирования к активной фазе возведения новых объектов и глубокой перестройке существующих зданий. Строительство Кампуса реализуется по поручению Президента России в рамках нацпроекта «Молодёжь и дети».