Наночастицы-капсулы — альтернатива вирусной доставке генной терапии

Новые инструменты для редактирования генетического кода открывают перспективы для лечения наследственных заболеваний, некоторых видов рака и даже устойчивых вирусных инфекций. Однако стандартный метод доставки генной терапии к конкретным тканям организма может быть сложным и вызывать серьёзные побочные эффекты.

Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон решили многие из этих проблем, упаковав инструмент для редактирования генов в крошечную настраиваемую синтетическую нанокапсулу. Они описали эту систему доставки и её груз в статье, опубликованной 9 сентября 2019 года в журнале Nature Nanotechnology.

Большинство методов редактирования генома используют вирусные векторы. Вирусы, изменённые для переноса инструментов редактирования (например, CRISPR-Cas9), могут быть эффективны, но также связаны с рисками: нежелательными иммунными реакциями, сложностью настройки под конкретные клетки-мишени и трудностями в производстве.

"Редактирование не той ткани в организме после инъекции генной терапии вызывает серьёзную озабоченность. Если будут случайно отредактированы репродуктивные органы, пациент передаст эти изменения своим детям и всем последующим поколениям", — говорит Кришану Саха, профессор биомедицинской инженерии.

Решение: Лаборатория профессора Шаоцинь "Сара" Гон разработала альтернативную систему доставки. Они покрыли полезную нагрузку (версию CRISPR-Cas9 с направляющей РНК) тонкой полимерной оболочкой, создав капсулу диаметром около 25 нанометров.

Ключевые особенности нанокапсул:

• Нацеливание: Поверхность можно функционализировать (например, пептидами) для доставки к определённым типам клеток.
• Контролируемое высвобождение: Капсула стабильна вне клетки, но разрушается внутри клетки-мишени под действием молекулы глутатиона.
• Безопасность: Короткое время жизни в цитоплазме клетки должно снизить риск незапланированных генетических изменений.
• Удобство: Частицы можно лиофилизировать (сушить вымораживанием), хранить и транспортировать в виде порошка, что упрощает контроль дозировки.

Доказательство эффективности: В сотрудничестве с другими лабораториями UW-Madison исследователи продемонстрировали успешное редактирование генов в глазах и скелетных мышцах мышей с помощью этих нанокапсул.

"Малый размер, высокая стабильность, универсальность поверхностной модификации и эффективность редактирования делают нанокапсулы перспективной платформой для многих типов генной терапии", — говорит Шаоцинь Гон.

Исследователи подали заявку на патент через Wisconsin Alumni Research Foundation и планируют дальнейшую оптимизацию нанокапсул для эффективного редактирования в мозге и глазе.