Система редактирования генов CRISPR / Cas9 стала мощным исследовательским инструментом, раскрывающим функции сотен генов, и в настоящее время исследуется как терапевтический инструмент для лечения различных заболеваний. Тем не менее, остаются некоторые технические препятствия, прежде чем он станет практичным для клинического применения. CRISPR / Cas9 – это большой молекулярный комплекс, содержащий как нуклеазу (Cas9), которая может прорезать обе цепи целевой геномной последовательности, так и сконструированную “ однонаправляющую ” РНК (sgRNA), которая сканирует геном, чтобы помочь нуклеазе обнаружить, что конкретная последовательность для редактирования.
Поскольку это большой молекулярный комплекс, сложно доставить CRISPR / Cas9 непосредственно в ядро клетки, где он может выполнять свою работу. Другие упаковали редактирующие молекулы в вирусы, полимеры и различные типы наночастиц, чтобы доставить их в ядро, но низкая эффективность переноса ограничивает их использование и эффективность для клинических приложений.
Липидные наночастицы, описанные в исследовании, инкапсулируют информационную РНК (мРНК), кодирующую Cas9. Как только содержимое наночастиц, включая sgRNA, попадает в клетку.
Механизм клеточного производства белка берет на себя и создает Cas9 из шаблона мРНК, завершая набор для редактирования генов. Уникальная особенность наночастиц состоит из синтетических липидов, содержащих дисульфидные связи в жировой цепи. Когда частицы попадают в ячейку, среда внутри ячейки разрывает дисульфидную связь, чтобы разобрать наночастицы, и содержимое быстро и эффективно попадает в ячейку.
«Мы только начинаем видеть клинические испытания CRISPR-терапии на людях», – сказал Цяобин Сюй, соавтор исследования и доцент кафедры биомедицинской инженерии в Университете Тафтса. «Есть много болезней, которые долгое время оставались неизлечимыми, для которых терапия CRISPR могла бы дать новую надежду – например, серповидноклеточная анемия, мышечная дистрофия Дюшенна, болезнь Хантингтона и даже многие виды рака. Мы надеемся, что этот прогресс сделает нас еще одним шагом к тому, чтобы сделать CRISPR эффективным и практичным подходом к лечению."
Исследователи применили новый метод к мышам, стремясь уменьшить присутствие гена, кодирующего PCSK9, потеря которого связана с более низким уровнем холестерина ЛПНП и снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний. «Липидные наночастицы являются одними из самых эффективных носителей CRISPR / Cas9, которые мы видели», – сказал Мин Ван, также соавтор исследования и профессор Пекинской национальной лаборатории молекулярных наук Китайской академии наук. «Мы действительно можем подавить экспрессию PCSK9 у мышей с 80-процентной эффективностью в печени, что говорит о реальных перспективах терапевтического применения."
В дополнение к авторам, упомянутым выше, исследованием руководили Цзи Лю, аспирант и первый автор Института химии Китайской академии наук, а также соавторы Цзинь Чанг, Ин Цзян, Ланьцюнь Мао, профессора кафедры химии. Китайская академия наук, а также Ксианди Мэн и Тяньмэн Сунь из Первой больницы и Международного центра науки будущего Университета Цзилинь.
Работа частично поддержана Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая (2017YFA0208100, 2016YFA0200104) и Национальным научным фондом Китая (21778056, 21790390, 21790391, 21621062 и 21435007). Поддержку также оказали Национальные институты здравоохранения (UG3 TR002636-01 и R21 EB024041).
Авторы несут исключительную ответственность за содержание и не обязательно отражают официальную точку зрения Национального института здравоохранения.