Новый метод редактирования генома обеспечивает полный пространственно-временной контроль и минимальное вмешательство в ДНК
Основное препятствие для редактирования генома внутри клетки — это сама клетка. Человеческие клетки имеют механизм "утилизации мусора", который изолирует и расщепляет чужеродные белки и другие нежелательные биомолекулы.
Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре под руководством профессора Норберта Райха разработали новый метод доставки белков для редактирования генома (например, Cre-рекомбиназы). По оценкам, он в 100–1000 раз эффективнее существующих методов и дает полный пространственно-временной контроль над процессом.
Как это работает:
- На полые золотые наносферы наносятся ДНК-репортерные последовательности (они светятся красным) и белок — слияние Cre-рекомбиназы и клеточно-проникающих пептидов.
- Клетка поглощает наносферы, и они оказываются в мембранном кармане — эндосоме.
- На эндосому направляют импульсное лазерное излучение ближнего инфракрасного диапазона (безопасно для клеток и хорошо проникает через ткани).
- Под действием света золотые наносферы возбуждаются, что приводит к высвобождению прикрепленных белков. Одновременно образуются нанопузырьки, которые создают отверстия в эндосоме.
- Белки выходят в клетку, с помощью пептида проникают в ядро, где Cre-рекомбиназа находит, вырезает и вставляет репортерные последовательности в ДНК.
В эксперименте in vitro успешно проникшие и облученные клетки начали светиться красным, подтвердив редактирование.
Ключевые преимущества:
- Контроль: Можно воздействовать на отдельные клетки или даже части клетки.
- Транзиентность (временность): Метод доставляет инструмент редактирования временно, в отличие от подходов, где он остается активным в клетке неопределенно долго с неизвестными долгосрочными последствиями.
- Применение: От фундаментальных исследований (изучение функции генов в реальном времени) до потенциальных терапий, где требуется редактировать не все клетки тела (например, соматические мутации).
Исследование опубликовано в журнале Small.