Вирусы не оправдали надежд: доставку инструментов CRISPR доверят наночастицам

Учёные из MIT представили "нанокурьеров", которые придут на смену вирусам в доставке ферментов Cas9.
Иллюстрация MIT News.

Читайте нас в Telegram

Технология редактирования генов CRISPR открывает для исследователей всё новые возможности, в том числе такие, о которых раньше можно было только мечтать.

Однако даже самые лучшие инструменты можно и нужно совершенствовать, уверены учёные. Так, в случае с редактированием ДНК очень важно доставить генетический материал точно в нужное место. Это поможет не только повысить эффективность метода, но и избежать нецелевых мутаций, которых пока что при изменении генов возникает довольно много.

Команда из Массачусетского технологического института совместно с коллегами из российского Сколтеха разработала новый способ переноса инструмента CRISPR в целевую область генома.

Ранее для этого использовались вирусы. Однако специалисты полагают, что из-за них у пациентов может развиться устойчивость к лечению. Поэтому вместо вирусов было предложено использовать наночастицы.

Поясним, что методика CRISPR пригодится в лечении множества болезней. Генетические мутации, которые вызывают заболевание, вырезаются из генома пациента и заменяются "правильными" последовательностями. Это задача фермента Cas9: он разрезает нить ДНК и короткую РНК, которая "сообщает", где сделать "разрез" (РНК, направляющая фермент, называется РНК-гидом).

"Курьером" для доставки таких "ножниц" служит безвредный вирус. Однако такой подход имеет свои недостатки. Дело в том, что иммунная система пациента может выработать антитела против этого вируса. Так что эффективность повторной терапии заметно снизится.

Учёные доказали, что избежать этих проблем можно, если вместо вируса использовать другого "доставщика". Сперва команда химическими способами модифицировала РНК, чтобы та не разрушалась под воздействием ферментов в организме. Эти изменённые РНК-гиды вместе с Cas9 "упаковали" в липидные наночастицы, которые направили в клетки печени взрослых мышей. Кроме того, животным также вводились наночастицы, содержащие мРНК, которые кодировали фермент Cas9.

В результате фермент "вырезал" намеченные участки генов примерно в 80% клеток. Этот показатель для инструмента CRISPR при работе со взрослыми животными стал рекордным.

Фермент преследовал ген Pcsk9, который отвечает за регуляцию уровня холестерина. Мутации в этом гене вызывают нарушения в работе печени и способствуют накоплению "плохого" холестерина. При удалении этого гена производство белка, который он кодировал, снизилось настолько, что доля "плохого" холестерина у грызунов уменьшилась на 35%.

"Мы показали, что наночастицы можно использовать для постоянного и точного редактирования ДНК в печени взрослого животного. Я полагаю, что полностью синтетические наночастицы могут стать мощным инструментом не только для изменения гена Pcsk9. Они также помогут и в лечении других заболеваний", — добавляет ведущий автор работы Дэниэл Андерсон (Daniel Anderson).

Теперь его команда планирует "натравить" наночастицы и на другие гены, мутации в которых вызывают серьёзные заболевания. Сначала исследования продолжатся конкретно с клетками печени, а затем, вероятно, учёные опробуют новый метод доставки "ножниц" и на других органах.

Научная статья с описанием инновационного метода опубликована в издании Nature Biotechnology.

Сегодня