Наночастицы с CRISPR редактируют геном
Исследователи из MIT разработали наночастицы, способные доставлять систему редактирования генома CRISPR и специфически модифицировать гены у мышей. Команда использовала наночастицы для переноса компонентов CRISPR, что устранило необходимость в вирусах для доставки.
С помощью новой техники доставки исследователи смогли вырезать определённые гены примерно в 80% клеток печени — это наивысший показатель успеха, когда-либо достигнутый с CRISPR у взрослых животных.
В исследовании была нацелена на ген Pcsk9, регулирующий уровень холестерина. Мутации в человеческой версии этого гена связаны с редким заболеванием — доминантной семейной гиперхолестеринемией. Новые наночастицы позволяют однократно провести постоянное редактирование гена, в отличие от одобренных FDA антител, требующих пожизненного регулярного приёма.
Нацеливание на болезнь
CRISPR состоит из ДНК-разрезающего фермента Cas9 и короткой направляющей РНК (sgRNA). Обычно для их доставки используют вирусы.
В 2014 году эта же команда впервые вылечила заболевание печени (тирозинемию) с помощью CRISPR у взрослого животного, используя невирусную систему доставки, но она требовала инъекции под высоким давлением.
Позже они показали, что можно доставлять мРНК, кодирующую Cas9, в наночастицах, а направляющую РНК — с помощью вируса. Это позволило редактировать ген в ~6% гепатоцитов.
Полностью синтетическая система
В новой работе, описанной в Nature Biotechnology, создана полностью невирусная система доставки: обе компоненты (и Cas9, и направляющая РНК) доставляются наночастицами.
Ключевой задачей была защита направляющей РНК от расщепления в организме. Исследователи:
- Проанализировали структуру комплекса Cas9-sgRNA.
- Определили, какие участки РНК можно химически модифицировать, не нарушая связывание.
- Создали и протестировали множество модификаций.
"Мы могли модифицировать до 70% направляющей РНК, что значительно повысило активность", — говорит Хао Инь.
Модифицированные РНК (усиленные sgRNA) упаковали в липидные наночастицы и ввели мышам вместе с наночастицами, содержащими мРНК для Cas9.
Результаты и перспективы
Исследователям удалось исключить ген Pcsk9 более чем в 80% клеток печени. У мышей:
- Белок Pcsk9 стал необнаружимым.
- Общий уровень холестерина снизился на 35%.
"Наличие полностью синтетических наночастиц, способных специфически "выключать" гены, может быть мощным инструментом не только для Pcsk9, но и для других заболеваний", — отмечает Дэниел Андерсон.
Сейчас команда работает над применением подхода к другим заболеваниям печени и продвижением технологии к клиническому использованию.