Tyrėjų komanda, vadovaujama Harvardo ir Broad Institute mokslininkų, sukūrė naują vaistų tiekimo sistemą, naudodama sukurtas DNR neturinčias virusines daleles (eVLP), kuri gali redaguoti genus, susijusius su aukštu cholesterolio kiekiu, ir iš dalies atkurti pelių regėjimą.
Kadangi eVLP leidžia saugiau in vivo Genų redagavimo agentų pristatymas nei kai kurie klinikiniai metodai, kurių efektyvumas yra panašus arba didesnis, ši nauja platforma žada tiekti terapines makromolekules su mažesne netikslinio redagavimo ar DNR integracijos rizika.
Straipsnyje, paskelbtame Cell, mokslininkai išsamiai aprašo, kaip jie sukūrė į virusus panašias daleles, kad pateiktų bazinius redaktorius, baltymus, kurie daro programuojamus vienos raidės DNR pokyčius, ir CRISPR-Cas9 nukleazę – baltymą, kuris supjausto DNR tikslinėse DNR vietose. genomo. Autoriai nustatė veiksnius, turinčius įtakos viruso tipo dalelių pristatymo efektyvumui, ir parodė, kad šių dalelių inžinerija gali įveikti daugybę struktūrinių jų stiprumo ribų. 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, o galiausiai ir pacientams, yra vienas iš svarbiausių gyvosios gamtos mokslų iššūkių“, – sakė vyresnysis autorius Davidas Liu, Thomas Dudley Cabot gamtos mokslų profesorius ir branduolys. Broad fakulteto narys. „Tarp jų dažnai būna labai staigus nukrypimas in vitro ir in vivo pristatymo, todėl anksti priėmėme sprendimą, kad mūsų nauja pristatymo technologija turės parodyti gerą gyvūnų modelių veiksmingumą.
Šiam darbui vadovavo Liu laboratorijos nariai, įskaitant doktorantą Samagya Banskota ir Aditya Raguram, menų ir mokslų aukštosios mokyklos chemijos biologijos studentą, bendradarbiaudami su tyrimų grupėmis, vadovaujamomis Krzysztof Palczewski UC Irvine ir Kiran Musunuru Pensilvanijos universitetas.
Ši nauja pristatymo sistema randa naują į virusą panašių dalelių panaudojimą ir remiasi bazinių redaktorių, kuriuos Liu Lab sukūrė 2016 m., sėkme, kad perrašytų atskiras DNR bazes, pvz., mutacijas, sukeliančias tūkstančius genetinių ligų.
Į virusus panašios dalelės jau seniai buvo tiriamos kaip vaistų pristatymo priemonės. Kadangi jie gali gabenti molekulinius krovinius ir jiems trūksta virusinės genetinės medžiagos, jie gali išnaudoti viruso pristatymo efektyvumą ir privalumus, susijusius su taikymu į audinius, be trūkumų naudojant tikrus virusus, kurie gali įterpti savo genetinę medžiagą į ląstelės genomą ir potencialiai sukelti vėžį ir kitos ligos. Tačiau esamų VLP pristatymo strategijų terapinis veiksmingumas in vivo buvo ribotas.
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 populiacijai, nes cholesterolio lygis turi įtakos milijardų žmonių sveikatai.
Tyrėjai taip pat panaudojo vieną eVLP injekciją, kad ištaisytų ligą sukeliančią mutaciją pelėms, turinčioms genetinį tinklainės sutrikimą, dėl kurio regėjimas iš dalies atkurtas.
Žvelgiant į priekį, Banskota optimistiškai tikisi, kad eVLP mokslininkai galės panaudoti gana lengvai, nes sistema yra gana paprasta ir universali.
„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.”
Šį darbą palaikė Nacionaliniai sveikatos institutai, Billo ir Melindos Gateso fondas ir Howardo Hugheso medicinos institutas.