Как паразит становится спасением для мозга

Могли ли вы представить себе, что паразиты могут быть полезны для лечения заболеваний мозга? Исследователи ТАУ преобразили Toxoplasma gondii, известный как "кошачий паразит", превратив его из серьезной угрозы в революционное средство доставки лекарств прямо в мозг. Эта поразительная инновация не только изменила наши представления, но и открыла новые перспективы в лечении неврологических расстройств.

Исследование возглавил профессор Одед Рехави с кафедры нейробиологии и Школы нейронаук им. Сагола Тель-Авивского университета, совместно с аспирантом доктором Шахаром Брахой и профессором Лилах Шейнер — израильским ученым и экспертом по токсоплазме из Университета Глазго. Результаты новаторского исследования опубликованы в ведущем научном журнале Nature Microbiology.

"Одна из главных проблем в лечении неврологических заболеваний — преодоление гематоэнцефалического барьера (ГЭБ)", — объясняет профессор Рехави. "Это особенно затруднительно для крупных молекул, таких как белки — ключевых "механизмов", выполняющих множество важнейших функций внутри клетки".

Toxoplasma gondii - "кошачий паразит"

В инновационном подходе, разработанном командой ТАУ, используется одноклеточный паразит Toxoplasma gondii. Этот организм способен заражать широкий спектр живых существ, но размножается исключительно в кишечнике кошек. Паразит демонстрирует высокую эффективность при инфицировании людей — по оценкам, треть мирового населения была заражена им на том или ином этапе жизни. Профессор Рехави поясняет: "Большинство инфицированных либо не замечают заражения вовсе, либо испытывают лишь слабые гриппоподобные симптомы".

Дремлющий паразит становится новым лекарством

Тем не менее, этот паразит представляет опасность для людей с ослабленным иммунитетом, например, при СПИДе, а также для развития плода с еще не сформировавшейся иммунной системой. По этой причине беременным женщинам рекомендуется избегать употребления сырого мяса, потенциально содержащего паразит, и ограничить контакт с кошками. Хотя здоровая иммунная система способна бороться с паразитом, её доступ к мозгу ограничен, что позволяет паразиту оставаться там на протяжении всей жизни носителя.

Способность паразита проникать в мозг человека и выживать там в спящем состоянии, не размножаясь, сделала его идеальным кандидатом для нового подхода исследователей: генетической модификации Toxoplasma gondii для секреции терапевтических белков.

Могут ли паразиты доставлять лекарства в мозг?

"У паразита есть три различные системы секреции, и мы задействовали две из них", — поясняет профессор Рехави. "Мы не вмешивались в первую систему, которая выделяет белки вне нейронов. Вторая система выпускает своеобразный 'гарпун' в нейрон для проникновения. Оказавшись внутри, паразит формирует цисту, которая продолжает постоянно продуцировать белки. Мы модифицировали ДНК паразита, чтобы он производил и выделял нужные нам белки с терапевтическим потенциалом".

"Способность паразита преодолевать гематоэнцефалический барьер и взаимодействовать с нейронами, в сочетании с нашей возможностью модифицировать его, открывает уникальные перспективы для решения критически важной терапевтической задачи — доставки лекарств в мозг", — отмечает профессор Шейнер.

Иллюстрация активности нейронов

В рамках исследования команда использовала трансгенных модельных животных. Им вводили генетически модифицированных паразитов, способных производить и секретировать белки, проникающие в ядра клеток. Многочисленные доказательства подтвердили, что белки успешно достигали целевой области и сохраняли активность в ядрах нейронов. Особенно впечатляющим был один результат: белок, доставленный паразитом, проникал в ядра и вырезал определённые сегменты ДНК, заставляя мозг трансгенных животных светиться в темноте.

Новый метод лечения синдрома Ретта?

Это открытие может иметь далеко идущие последствия для лечения ряда тяжелых заболеваний. В ходе исследования ученые успешно продемонстрировали доставку белка MeCP2 — его дефицит связан с синдромом Ретта.

"Это смертельное заболевание вызвано недостатком в клетках мозга гена MeCP2, и наша модифицированная Toxoplasma gondii смогла доставить его в целевые клетки", — поясняет профессор Рехави. "Однако это лишь один пример. Существует множество других заболеваний, обусловленных дефицитом или аномальной экспрессией определённых белков".

Для обеспечения безопасного и эффективного терапевтического применения этого метода — как для доставки лекарств, так и для генетического редактирования — была создана компания Epeius. Она основана совместными усилиями Ramot (компании по трансферу технологий Тель-Авивского университета) и отдела исследований и инноваций Университета Глазго.