Nová zjištění o cílené dopravě mRNA do mozku pro boj s Alzheimerovou chorobou
Studie publikovaná v časopise *Cell Reports Medicine* popisuje vývoj lipidové nanočástice (LNP), která dokáže dopravit mRNA do neuronů s cílem zabránit tvorbě tau agregátů a působit proti Alzheimerově chorobě.
Mechanismus Alzheimerovy choroby
Dvě hlavní charakteristiky Alzheimerovy choroby zahrnují ukládání beta-amyloidu mezi neurony a agregaci tau proteinu uvnitř neuronů. Existují náznaky, že agregace tau proteinu může být z těchto dvou jevů potenciálně významnější [1]. Ačkoli některé potenciální terapie vykazují schopnost tyto tau shluky po jejich vzniku rozkládat [2], žádná taková léčba dosud nezískala schválení americkým úřadem FDA.
Aktuální výzkum se zaměřil na specifickou ligázu TRIM11, která dokáže přirozeně, bez závislosti na ATP, disagregovat tau proteiny. Bylo zjištěno, že ačkoli je tato ligáza nadměrně exprimována u nádorů mozku [3], neurony s nadměrnou expresí TRIM11 vykazují schopnost bránit se proti tau agregátům; u Alzheimerovy choroby je naopak její exprese snížena [4]. Vývoj léčiv, která procházejí hematoencefalickou bariérou (BBB), je obtížný, nicméně některé LNP obsahující léčiva na bázi mRNA se ukázaly jako účinné v překonávání této bariéry [5].
Doprava mRNA do mozku
Vědci vyvinuli LNP nazvanou PLNP, která napodobuje neurotransmiter acetylcholin s cílem získat přístup k cílovým buňkám za hematoencefalickou bariérou. Experimenty *in vitro* na neuronálních a mikroglieálních buněčných liniích ukázaly, že PLNP vedla k významnému příjmu mRNA ve srovnání s čistou mRNA, která byla buňkami přijímána jen minimálně. mRNA dodaná pomocí PLNP byla nalezena v cytosolu buněk, čímž se vyhnula degradaci lyzozomy. Podání inhibitoru cholinu významně omezilo příjem mRNA, což svědčí o tom, že částice PLNP využívaly předpokládanou dráhu.
Následné testy PLNP na divokých myších kmene Black 6 prokázaly, že tento přístup vedl k dodání téměř 17krát většího množství mRNA ve srovnání s jinými, méně cílenými LNP, měřeno pomocí fluorescenčních reportérů. mRNA byla nalezena ve všech oblastech mozku hlodavců.
Další experimenty *in vitro* s ligázou TRIM11, ke které byl připojen fluorescenční reportér, opět potvrdily, že PLNP byly výrazně účinnější než standardní LNP.
Zásadní zjištění nastalo, když byla mRNA pro TRIM11 podávána současně s okadaovou kyselinou, látkou vyvolávající tau patologii. V těchto případech byl zaznamenán podstatně nižší počet tau shluků. TRIM11 produkovaná buňkami byla společně lokalizována s existujícími tau shluky, což indikuje její přímý účinek. Tyto výsledky potvrzují, že PLNP-delivered TRIM11 localizes to and interacts with intracellular Tau aggregates in SH-SY5Y and Neuro2A cells.
Účinnost v myším modelu Alzheimerovy choroby
Vědci následně podávali PLNP samcům myší s třemi klíčovými mutacemi, které je činí náchylnými k Alzheimerově chorobě a u nichž se kolem 7,5 měsíce věku vyvíjí významné tau shluky v mozku. Těmto myším byly během dvou týdnů podány tři injekce PLNP a poté byly zkoumány jejich chování a změny v mozku.
Výsledky prokázaly, že mezi myšmi léčenými PLNP, které jsou náchylné k tau patologii, a divokými myšmi nebyl žádný statisticky významný rozdíl. Léčené myši vykazovaly silnou preferenci pro nové objekty, lepší výkon v Morrisově vodním bludišti, chování v otevřeném poli téměř shodné s divokými myšmi a také téměř identické chování při stavbě hnízd. Tyto výsledky přetrvávaly i tři měsíce po ukončení léčby. Podobné výsledky byly zjištěny i při podání této léčby myším ve věku 5,5 měsíce, které ještě nevykazovaly známky tau patologie.
Markery tau patologie, které jsou v tomto kmeni myší obvykle hojně přítomny, byly u léčených zvířat prakticky nepřítomné. To se týkalo i zánětlivých biomarkerů, jako jsou IL-6 a TNF-α; nadměrná aktivace mikroglií, která je v tomto myším kmeni běžná, byla léčbou potlačena. Tyto účinky byly pozorovány v celém mozku, včetně hippocampu a mozkové kůry. Společně tyto výsledky ukazují, že systemically administered PLNP-mTRIM11 effectively reduces insoluble Tau aggregates and suppresses neuroinflammatory responses in the AD brain.
Celkově se jedná o slibnou léčbu, která nabízí disease-modifying strategy for preclinical intervention in AD. Nicméně vědci zmiňují i klíčová omezení. Hlavní experimenty byly prováděny výhradně na samcích myší geneticky upravených tak, aby byly náchylné k Alzheimerově chorobě. Existuje také potenciální riziko mimocílových účinků; tau protein má přirozenou funkci a vědci se obávají, že necílený TRIM11 by mohl ovlivnit více než jen škodlivé agregáty. Do budoucna plánují použít starší zvířata, jiné modely a více biomarkerů k ověření svých zjištění.
Literatura
[1] Brier, M. R., Gordon, B., Friedrichsen, K., McCarthy, J., Stern, A., Christensen, J., … & Ances, B. M. (2016). Tau and Aβ imaging, CSF measures, and cognition in Alzheimer’s disease. *Science translational medicine*, *8*(338), 338ra66-338ra66.
[2] Seidler, P. M., Murray, K. A., Boyer, D. R., Ge, P., Sawaya, M. R., Hu, C. J., … & Eisenberg, D. S. (2022). Structure-based discovery of small molecules that disaggregate Alzheimer’s disease tissue derived tau fibrils in vitro. *Nature communications*, *13*(1), 5451.
[3] Di, K., Linskey, M. E., & Bota, D. A. (2013). TRIM11 is overexpressed in high-grade gliomas and promotes proliferation, invasion, migration and glial tumor growth. *Oncogene*, *32*(42), 5038-5047.
[4] Perez-Nievas, B. G. (2023). TRIMming Tau away. *Nature Neuroscience*, *26*(9), 1481-1481.
[5] Wang, C., Xue, Y., Markovic, T., Li, H., Wang, S., Zhong, Y., … & Dong, Y. (2025). Blood–brain-barrier-crossing lipid nanoparticles for mRNA delivery to the central nervous system. *Nature materials*, *24*(10), 1653-1663.