Инженерные частицы эффективно доставляют белки для редактирования генов в клетки мышей
Исследователи из Broad Institute of MIT and Harvard разработали способ доставки белков для редактирования генов внутрь клеток в моделях животных с терапевтической эффективностью.
В новой работе, опубликованной в Cell, команда показала, как они сконструировали вирусоподобные частицы (VLP) для доставки базовых редакторов (белков, вносящих программируемые однонуклеотидные изменения в ДНК) и нуклеазы CRISPR-Cas9. В сотрудничестве с командами Кшиштофа Пальчевского (Университет Калифорнии, Ирвайн) и Кирана Мусунуру (Медицинская школа Перельмана, Университет Пенсильвании) они использовали свои частицы, названные engineered virus-like particles (eVLPs), чтобы:
- Выключить ген Pcsk9 у мышей, ассоциированный с высоким уровнем холестерина.
- Частично восстановить зрительную функцию у мышей с мутацией, вызывающей генетическую слепоту.
eVLPs — это структуры из вирусных белков, несущие молекулярный груз, но не содержащие вирусного генетического материала и не вызывающие инфекции.
Устранение «узких мест» доставки
Команда выявила несколько ограничивающих эффективность доставки особенностей VLP и инженерно изменила структуру частиц, чтобы преодолеть эти «узкие места». Они оптимизировали ключевые этапы: производство VLP, упаковку груза и его высвобождение внутри клеток.
Результат инженерии:
- Финальная версия eVLP упаковывала в 16 раз больше белкового груза, чем предыдущие конструкции.
- Эффективность редактирования в клетках и животных возросла в 8–26 раз.
- При доставке редакторов в виде белка с помощью eVLP не было обнаружено нецелевого редактирования (в отличие от доставки в виде ДНК).
- Не наблюдалось интеграции вирусной ДНК в обработанные клетки.
eVLPs в действии
- В культуре клеток: система eVLP корректировала мутации в различных клетках мышей и человека с эффективностью до 95% в некоторых случаях.
- В печени мышей: однократная инъекция eVLP с базовыми редакторами, нацеленными на ген Pcsk9, привела в среднем к 63% редактированию гена и снижению уровня белка Pcsk9 на 78%.
- При лечении слепоты: однократная инъекция eVLP, корректирующая мутацию в гене Rpe65, восстановила зрительную функцию у мышей с эффективностью, сравнимой с другими методами доставки, но с меньшим нецелевым редактированием.
- В мозге мышей: прямое введение eVLP привело к эффективности редактирования около 50% в клетках, подвергшихся воздействию.
«eVLPs сочетают преимущества как вирусных, так и невирусных систем доставки», — отметил соавтор исследования Самагья Банскота.
Группа Дэвида Лю теперь работает над расширением спектра органов и типов клеток, на которые можно нацелить eVLP у животных, и над характеристикой возможных нежелательных иммунных ответов. «Мы надеемся, что эти eVLP могут быть полезны не только для доставки базовых редакторов, но и других терапевтически значимых белков», — сказал Лю.