Инженеры создали новый инструмент для персонализированной клеточной терапии
Инженеры из Университета Миннесоты впервые разработали инструмент для прогнозирования и настройки скорости редактирования ДНК методом «сайт-специфичной рекомбинации». Это открывает путь к более персонализированной и эффективной генной и клеточной терапии таких заболеваний, как диабет и рак.
Исследование опубликовано в Nature Communications.
Как это работает
Сайт-специфичная рекомбинация использует ферменты, которые распознают и модифицируют определённые последовательности ДНК в живых клетках. В клеточной терапии (например, иммунотерапии рака) критически важно точно контролировать время включения генов, чтобы максимизировать эффект лечения и минимизировать побочные реакции.
Новый подход: эксперименты + машинное обучение
Учёные разработали метод, который объединяет высокопроизводительные эксперименты с моделью машинного обучения. Эта модель позволяет программировать скорость редактирования ДНК, а значит — контролировать, как быстро терапевтическая клетка отреагирует на среду и начнёт производить лекарство или белок.
«Насколько нам известно, это первый пример использования модели для предсказания того, как модификация последовательности ДНК может контролировать скорость сайт-специфичной рекомбинации», — заявил старший автор работы Касим Саркар.
Результаты
- Модель позволяет по введённой последовательности ДНК предсказать скорость её рекомбинации.
- Обнаружены новые, созданные искусственно последовательности ДНК, которые рекомбинируются гораздо эффективнее природных, что ускоряет клеточный ответ.
- Метод позволяет предсказывать и контролировать одновременное производство нескольких белков в клетке. Это можно использовать для программирования стволовых клеток в регенеративной медицине или для создания терапевтических клеток, производящих несколько лекарств в заданных пропорциях.
Значение для медицины
Подход позволяет создавать «генетические схемы» внутри клеток с использованием последовательностей ДНК, имеющих разную и заданную скорость рекомбинации.
«Разным пациентам могут потребоваться разные дозы или более быстрый или медленный клеточный ответ — не все одинаковы. Наш рациональный подход позволяет персонализировать лечение для пациента», — пояснил Касим Саркар.