Высокоспецифичная система доставки CRISPR позволяет редактировать гены в живых организмах

Новый метод доставки CRISPR-Cas9, опубликованный в журнале Nature Biotechnology, позволяет проводить редактирование генов в очень специфичных подмножествах клеток непосредственно в организме (in vivo). Это шаг к программируемому методу доставки, который может устранить необходимость разрушать костный мозг и иммунную систему пациентов перед введением отредактированных клеток крови.

Метод, разработанный в лаборатории Дженнифер Дудны (Калифорнийский университет в Беркли), предполагает помещение белков Cas9 и направляющих РНК в мембранный пузырь (везикулу), украшенный фрагментами моноклональных антител, которые нацеливаются на определенные типы клеток крови.

В качестве демонстрации исследователи нацелились на Т-клетки иммунной системы — отправную точку для революционной терапии рака CAR T-клетками. Ученые обработали живых мышей с гуманизированной иммунной системой и превратили их человеческие Т-клетки в CAR T-клетки, способные находить и устранять В-клетки.

Ключевые особенности подхода:

• Мультиплексирование — использование двух или более таргетных молекул (антител) на поверхности частицы, что повышает специфичность доставки по принципу логического элемента "И".
• Отсутствие доставки в клетки-наблюдатели — после обработки мышей векторами, нацеленными на Т-клетки, редактирование генома наблюдалось только в Т-клетках, но не в гепатоцитах печени, которые часто поглощают доставщики, предназначенные для других клеток.

Технологическая основа — оболочечные векторы доставки (EDV)

Исследователи используют не вирусные частицы, а оболочечные векторы доставки (enveloped delivery vehicles, EDV). Их внешняя оболочка, происходящая из клеточной мембраны, гибкая и позволяет легко размещать на поверхности несколько антител или таргетных лигандов для повышения специфичности. В отличие от адено-ассоциированных вирусов или липидных наночастиц, этот подход позволил избежать нецелевой доставки в печень.

В эксперименте ученым удалось в рамках одного вектора EDV как доставить трансген для рецептора, нацеленного на В-клетки, так и "выключить" нативный Т-клеточный рецептор. Поскольку белок Cas9 доставлялся вместе с трансгеном, а не его ген, время его жизни в клетке было короче, что потенциально снижает количество внецелевых редактирований.

Цель и перспективы

Цель работы — упростить сложный процесс производства отредактированных CAR T-клеток ex vivo (вне организма), пропустив этап инженерной модификации клеток вне тела. В конечном счете, разработка методов доставки, работающих in vivo, направлена на то, чтобы сделать CRISPR-терапии более доступными и дешевыми.

Как отмечает Дженнифер Дудна, существующая терапия серповидноклеточной анемии с помощью CRISPR оценивается более чем в 2 миллиона долларов на пациента. Новые технологии доставки редактирования генов in vivo и улучшение производственных процессов будут ключом к снижению цен.