Предложено интраназальное психотропное средство на основе CRISPR-Cas9

Многие современные препараты для лечения тревоги и депрессии относятся к группе селективных ингибиторов обратного захвата серотонина. Однако препараты этого типа могут воздействовать на различные пути серотонинергических рецепторов, имеют побочные эффекты и их необходимо принимать регулярно. Авторы работы, результаты которой опубликованы в PNAS Nexus, предлагают другой подход: селективное выключение в нейронах рецептора 5HT-2A— одного из 15 серотониновых рецепторов, активность которого ассоциирована с тревожностью и депрессией, — с помощью генного редактирования. В экспериментах на мышах испытали систему доставки редактирующей конструкции CRISPR-Cas9, которая вводится интраназально и может пересекать гематоэнцефалический барьер.

При введении через нос терапевтические средства достигают ЦНС через обонятельный и тройничный нервы, а затем через ростральный миграционный тракт — специализированный путь, по которому предшественники нейронов, возникающие в субвентрикулярной зоне головного мозга, мигрируют в обонятельную луковицу. 

Система состоит из двух векторов на основе аденоассоциированного вируса (AAV9); один доставляет плазмиды для экспрессии Cas9 под специфичным для нейронов промотором, другой — гидовую РНК к гену 5HT-2A, а также ген зеленого флуоресцентного белка GFP для облегчения детекции экспрессии. Конструкция вносит разрез, а репарация клеточными механизмами приводит к возникновению мутаций, снижающих активность гена.

Обработка этой системой нейронов коры мозга мышей in vitro снизила их спонтанную электрическую активность без каких-либо признаков токсичности.

В эксперименте in vivo раствор, содержащий векторы, ввели в носовые ходы 75 мышам. Через пять недель исследовали их поведение в стандартных тестах. Например, для оценки тревожности учитывали пребывание мыши в освещенных и затемненных боксах и закапывание в подстилку шариков (тревожные мыши чаще закапывают незнакомые объекты, спокойные чаще игнорируют). Животные, получившие препарат, на 35,7% больше времени проводили на освещенных участках, чем контрольные, количество закопанных шариков у них снизилось на 14,8%. Сходный эффект оказывают бензодиазепин и диазепам. Правда, другие тесты не показали статистически значимой разницы между опытной и контрольной группами, например, при подвешивании за хвост время неподвижности (считается, что оно говорит о выраженности депрессии у животного) не изменилось.

Экспрессию редактирующей конструкции детектировали по флуоресценции GFP, экспрессию самого рецептора визуализировали методами иммуногистохимии. Конструкция для редактирования экспрессировалась во всех отделах ЦНС мышей. У них в 8,47 раз снизилась экспрессия HTR2A по сравнению с контролем. NGS-анализ образцов мозга пяти мышей, которые получили редактирующую конструкцию, выявил делеции и нонсенс-мутации в гене-мишени.

Это первая успешная демонстрация неинвазивного редактирования клеток, защищенных ГЭБ, подчеркивают авторы. По их мнению, интраназальная доставка терапевтических конструкций на основе CRISPR-Cas9 может помочь пациентам с устойчивой к лечению тревожностью и другими расстройствами.

Найдены различия в молекулярном механизме реакции на стресс у тревожных и спокойных животных