Вирус и магнитные частицы помогут "починить" мутации, вызывающие генетические заболевания

Специалисты из Университета Райса разработали новый метод целенаправленного редактирования генов.

Иллюстрация Global Look Press.

Ган Бао и его коллеги объединили наночастицы, магнитное поле и вирус, который заражает моль, чтобы создать новый способ адресной доставки генной терапии в организмы людей с генетическими заболеваниями.

Фото Jeff Fitlow/Rice University.

Специалисты ищут способы адресной доставки лекарств, помогающие направить медикамент точно к "мишени". Это повышает эффективность терапии и позволяет избежать многих нежелательных побочных эффектов.

Недавно исследователи из Университета Райса, работающие под руководством биоинженера Гана Бао (Gang Bao), разработали новый способ активации лекарственного средства лишь в нужных местах.

Для этих целей они использовали обезвреженный вирус, магнитные наночастицы и технологию редактирования генов CRISPR-Cas9.

Напомним, что система CRISPR состоит из искусственно созданной наводящей РНК и фермента Cas9. Такой комплекс обычно загружается в безобидный аденоассоциированный вирус (AAV) и с его помощью доставляется в ядро клетки.

Молекула РНК содержит копию небольшого фрагмента ДНК, соответствующего месту, где нужно совершить разрез. Она прикрепляется к заданному участку, после чего белок Cas9 разрезает цепочку.

Собственно, технология CRISPR-Cas9 уже помогает удалять дефектные гены и заменять их "правильными".

На сегодняшний день такой метод считается перспективным и порой единственным способом вылечить многие заболевания. Тем не менее специалисты опасаются появления непреднамеренных мутаций в других частях ДНК, которые могут привести к серьёзным "побочным эффектам".

Американские учёные решили перестраховаться и заставить комплекс CRISPR-Cas9 работать точно по адресу.

Ган Бао и его коллеги объединили наночастицы, магнитное поле и вирус, который заражает моль, чтобы создать новый способ адресной доставки генной терапии в организмы людей с генетическими заболеваниями.
Ган Бао и его коллеги объединили наночастицы, магнитное поле и вирус, который заражает моль, чтобы создать новый способ адресной доставки генной терапии в организмы людей с генетическими заболеваниями.
Фото Jeff Fitlow/Rice University.

Сначала исследователи загрузили компоненты системы редактирования генов CRISPR-Cas9 в вирус, позволяющий безопасным образом переносить груз к "мишени".

Как отмечалось выше, большинство учёных, экспериментирующих с CRISPR, используют аденоассоциированные вирусы. Но специалисты Университета Райса обратили внимание на бакуловирусный вектор (BV). Бакуловирусы поражают моль вида Autographa californica.

Объясняя своё решение, учёные отмечают, что BV может нести более 38 тысяч пар оснований ДНК, что до восьми раз больше возможностей его "коллег".

Биоинженеры должны были убедиться, что груз CRISPR будет выпущен лишь в необходимом месте и не растеряется где-то по дороге. С этой целью учёные использовали магнитные наночастицы оксида железа, управляемые магнитным полем, и белок иммунной системы под названием C3, который инактивирует BV.

Как сообщается в статье журнала Nature Biomedical Engineering, наномагниты облегчают проникновение груза в клетку и эффективность трансдукции BV под воздействием магнитного поля.

"Если мы объединим BV с магнитными наночастицами, мы сможем преодолеть дезактивацию, применив магнитное поле. Когда мы доставляем [ценный груз], редактирование генов происходит только в ткани или в той части ткани, где мы применяем магнитное поле", — поясняет Бао.

Таким образом использование магнитного поля помогает доставить ценный груз точно по адресу, а также позволяет ему проникнуть в клетки-мишени.

Чтобы проверить эффективность лечения, учёные загрузили BV зелёными флуоресцентными белками, которые светятся и их можно различить под микроскопом. Таким образом они смогли убедиться, что "груз" был доставлен именно туда, куда его отправили.

Эксперименты показали высокую эффективность наномагнитов при адресной доставке BV в клеточных культурах и в организме лабораторных животных.

Как говорят авторы работы, новая технология, основанная на вирусе и наномагнитах, может быть использована для редактирования дефектных генов, которые приводят к таким заболеваниям, как серповидноклеточная анемия, мышечная дистрофия и кистозный фиброз.

Ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о новом инструменте CRISPR, вылечивающем болезни без изменения ДНК. Кроме того, мы сообщали о создании микрокапсул для доставки генетического материала в редактируемую клетку.

Другие интересные материалы на тему редактирования ДНК человека и животных представлены в нашей специальной рубрике.