Искусственные вирусы для безопасной генной терапии

Исследователи из Нанобиологического подразделения Института биотехнологии и биомедицины UAB создали искусственные вирусы — белковые комплексы, способные к самосборке в наночастицы. Эти частицы могут окружать фрагменты ДНК, проникать в клетки и с высокой эффективностью доставлять терапевтическую ДНК в ядро. Достижение представляет собой альтернативу без биологического риска использованию вирусов в генной терапии.

Проблема доставки генов

Генная терапия требует элементов, способных переносить гены в ядро клеток. Использование вирусов связано с рисками, поэтому наука ищет альтернативы. Цель наномедицины — имитировать вирусную активность с помощью регулируемых наночастиц, доставляющих нуклеиновые кислоты в целевые клетки.

Белковое решение

Белки биосовместимы, биоразлагаемы и функционально разнообразны. Однако контролировать их организацию в сложные структуры, эффективно транспортирующие ДНК (как вирусы), было сложно.

Группа профессора Антонио Вильяверде обнаружила ключевую комбинацию, заставляющую белки действовать как искусственный вирус. Химический ключ — комбинация катион-пептида и гексагистидина, размещённых соответственно на N- и C-концах модульных белков.

Как работают искусственные вирусы

В присутствии ДНК эти искусственные вирусы окружают её и структурно перестраиваются, защищая ДНК от внешних агентов — аналогично тому, как натуральные вирусы защищают ДНК в белковой оболочке. Получающиеся структуры даже имитируют формы вирусов.

"Способность к самосборке не зависит от выбранного структурного белка и не ограничена одним его типом. Это позволяет выбирать белки, которые могут избежать иммунного ответа, что является большим преимуществом для терапии", — отмечает Вильяверде.

"Эти искусственные вирусы — перспективная альтернатива натуральным белковым наночастицам и вирусам, чьи ограничения (жёсткая архитектура и проблемы биобезопасности) могут быть менее подходящими для наномедицины", — заявляет Эстер Васкес, соавтор исследования.

Перспективы в онкологии

Проблемы доставки схожи в генной терапии и химиотерапии, где высокая токсичность препаратов ограничивает применимость. Исследователи UAB в сотрудничестве с профессорами Рамоном Мангесом (госпиталь Сант-Пау) и Рамоном Эрихой (CSIC) адаптируют искусственные вирусы для доставки противоопухолевых препаратов непосредственно в раковые клетки. Это позволит высвобождать большие терапевтические дозы строго локально.