Mokslininkai kuria naują vaistų tiekimo sistemą genetinėms ligoms gydyti

Tyrėjų komanda, vadovaujama Harvardo ir Broad Institute mokslininkų, sukūrė naują vaistų tiekimo sistemą, naudodama DNR neturinčias virusines daleles (eVLP), kad supakuotų ir pristatytų terapinius genų redagavimo baltymų lygius į gyvūnų ligų modelius. Grupė panaudojo eVLP, kad redaguotų pelių geną, susijusį su aukštu cholesterolio kiekiu, ir iš dalies atkurti regėjimą pelėms su taškine mutacija, sukeliančia genetinį aklumą.

Kadangi eVLP leidžia saugiau tiekti genus redaguojančias medžiagas in vivo nei kai kurie klinikoje naudojami metodai, kurių efektyvumas yra panašus arba didesnis, ši nauja platforma yra daug žadanti technologija, skirta terapinėms makromolekulėms pristatyti gyviems gyvūnams, sumažinant netikslinio redagavimo riziką. arba DNR integracija.

Laikraštyje, paskelbtame m Ląstelė, mokslininkai detalizuoja, kaip jie sukūrė į virusus panašias daleles, kad pateiktų bazinius redaktorius, baltymus, kurie daro programuojamus vienos raidės DNR pakeitimus, ir CRISPR-Cas9 nukleazę – baltymą, kuris supjausto DNR tikslinėse genomo vietose. Autoriai nustatė veiksnius, turinčius įtakos į virusą panašių dalelių pristatymo efektyvumui, ir parodė, kad į virusą panašios dalelės gali įveikti daugybę struktūrinių jų stiprumo ribų. Saugus ir efektyvus genų redagavimo agentų pristatymas į gyvų žmonių ir gyvūnų ląsteles yra didelis iššūkis. Komandos eVLP yra pirmosios į virusą panašios dalelės, suteikiančios terapinį bazinių redaktorių lygį įvairiems suaugusių gyvūnų ląstelių tipams.

Terapinių makromolekulių patekimas į žinduolių ląsteles gyvūnams ir galiausiai pacientams yra vienas iš svarbiausių gyvosios gamtos mokslų iššūkių. In vitro ir in vivo pristatymas dažnai labai smarkiai skiriasi, todėl anksti priėmėme sprendimą, kad mūsų nauja pristatymo technologija turės parodyti gerą gyvūnų modelių veiksmingumą.

Davidas Liu, vyresnysis straipsnio autorius, Thomas Dudley Cabot gamtos mokslų profesorius ir pagrindinis Broad Institute fakulteto narys

Šiam darbui vadovavo Liu laboratorijos nariai, įskaitant doktorantą Samagya Banskota ir magistrantę Aditya Raguram, bendradarbiaudami su tyrimų grupėmis, vadovaujamomis Krzysztof Palczewski iš Kalifornijos universiteto Irvine ir Kiran Musunuru Perelmano medicinos mokykloje Pensilvanijos universitetas.

Ši nauja pristatymo sistema randa naują į virusą panašių dalelių panaudojimą ir remiasi bazinių redaktorių sėkme, kurią Liu Lab sukūrė 2016 m., kad perrašytų atskiras DNR bazes, pvz., mutacijas, sukeliančias tūkstančius genetinių ligų.

Į virusus panašios dalelės, virusinių baltymų rinkiniai, galintys užkrėsti ląsteles, bet neturintys virusinės genetinės medžiagos, jau seniai buvo tiriami kaip vaistų tiekimo priemonės. Kadangi jie gali gabenti molekulinius krovinius ir stokoja virusinės genetinės medžiagos, jie gali išnaudoti viruso pristatymo efektyvumą ir nukreipimo į audinius privalumus be trūkumų naudojant tikrus virusus, kurie gali įterpti savo genetinę medžiagą į ląstelės genomą ir potencialiai sukelti vėžį. . Tačiau esamų VLP pristatymo strategijų terapinis veiksmingumas in vivo buvo ribotas.

Siekdama sėkmingai įdiegti VLP, komanda nustatė pristatymo apribojimus ir sistemingai kūrė VLP komponentus, kad įveiktų krovinio pakavimo, išleidimo ir lokalizavimo kliūtis. Tai darydami, jie sukūrė ketvirtos kartos eVLP, kurie supakavo 16 kartų daugiau krovinių baltymų nei ankstesniuose projektuose ir leido nuo aštuonių iki 26 kartų padidinti ląstelių ir gyvūnų redagavimo efektyvumą.

Komanda išbandė savo optimizuotą eVLP sistemą, kad pateiktų bazinius redaktorius į pelių kepenis, kur jie efektyviai redagavo geną, galintį sumažinti „blogojo“ cholesterolio kiekį. Suleidus vieną eVLP, tikslinis genas buvo pakeistas vidutiniškai 63 procentais ir jo baltymų kiekis sumažėjo 78 procentais, o tai žymiai sumažino koronarinės širdies ligos riziką.

„Cesterolio tikslas yra ypač įdomus, nes jis svarbus ne tik pacientams, sergantiems reta genetine liga“, – sakė Raguramas. „Tikimės, kad tai vienas iš pavyzdžių, kaip genomo redagavimas gali būti naudingas didelei gyventojų grupei, nes cholesterolio lygis turi įtakos milijardų žmonių sveikatai.

Tyrėjai taip pat panaudojo vieną eVLP injekciją, kad ištaisytų ligą sukeliančią taškinę mutaciją pelėms, turinčioms genetinį tinklainės sutrikimą. Jie efektyviai ištaisė taškinę mutaciją, redaguodami mažiau nei kiti baziniai redagavimo būdai, todėl regėjimas buvo iš dalies atkurtas.

Komanda taip pat suleido eVLP tiesiai į pelių smegenis ir stebėjo apie 50 procentų redagavimo efektyvumą ląstelėse, paveiktose eVLP.

Žvelgiant į priekį, Banskota yra optimistiškai nusiteikusi, kad eVLP mokslininkai galės panaudoti gana lengvai dėl santykinio sistemos paprastumo ir universalumo.

„Kadangi mūsų sistema yra gana paprasta ir lengvai sukonstruota, ji leidžia kitiems mokslininkams greitai pritaikyti ir remtis šia technologija“, – sakė Banskota. „Be genų redaktorių, eVLP turi galimybę transportuoti kitas makromolekules, turinčias daug terapinio potencialo.