Ученые используют липидные наночастицы для точного нацеливания редактирования генов на печень

Технология редактирования генома CRISPR стала мощным инструментом, который может изменить подход к лечению болезней. Однако ключевая задача — сделать это безопасно, эффективно и специфично для нужного гена, ткани и органа. Ученые из Университета Тафтса и Бродовского института Гарварда и MIT разработали уникальные наночастицы из липидов, которые могут упаковывать и доставлять инструменты для редактирования генов именно в печень.

В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, они показали, что с помощью липидных наночастиц (LNP) можно эффективно доставить систему CRISPR в печень мышей. Это привело к специфическому редактированию генома и снижению уровня холестерина в крови на 57%. Эффект от одной инъекции сохранялся как минимум несколько месяцев.

Цель: ген Angptl3

Исследователи сфокусировались на гене, кодирующем фермент ангиопоэтин-подобный 3 (Angptl3). Этот фермент подавляет активность липаз, расщепляющих холестерин. "Выключение" гена Angptl3 позволяет липазам работать и снижать уровень холестерина. У некоторых людей есть естественная мутация в этом гене, приводящая к стабильно низкому уровню триглицеридов и липопротеинов низкой плотности (ЛПНП, "плохого" холестерина) без клинических побочных эффектов.

"Если мы сможем воспроизвести это состояние, "выключив" ген angptl3 у других, у нас есть хороший шанс получить безопасное и долгосрочное решение проблемы высокого холестерина", — говорит Цяобин Сюй, доцент биомедицинской инженерии.

Результаты на мышах

После однократной инъекции LNP, содержащих mRNA для CRISPR-Cas9 и направляющую РНК (single-guide RNA) к гену Angptl3, у мышей наблюдалось:

• Снижение уровня ЛПНП-холестерина до 57%.
• Снижение уровня триглицеридов примерно на 29%.

Сниженные уровни сохранялись не менее 100 дней. Эффект был дозозависимым. Для сравнения, существующая одобренная FDA версия LNP с CRISPR-mRNA в аналогичных тестах снижала ЛПНП максимум на 15.7%, а триглицериды — на 16.3%.

Секрет эффективных наночастиц

Ключом к созданию лучших LNP стала кастомизация их компонентов: полярных "головок", углеводородных "хвостов" и химических линкеров, а также их соотношения. Исследователи протестировали множество комбинаций, напрямую оценивая специфичность и эффективность доставки in vivo на мышах с репортерным геном.

В основе LNP лежит более ранняя разработка лаборатории Сюя, где добились эффективности доставки mRNA в клетки до 90%. Уникальная черта этих наночастиц — наличие дисульфидных связей между липидными цепями. Вне клетки LNP стабильны, а внутри клеточная среда разрывает эти связи, обеспечивая быстрый и эффективный выброс содержимого.

Потенциал для клиники

"Наша платформа LNP обладает большим потенциалом для клинического применения. Мы предполагаем, что с этой платформой CRISPR может стать практичным и безопасным подходом для лечения широкого спектра заболеваний печени", — отмечают соавторы исследования Минь Цю и Захари Гласс.