Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Инженеры создают наночастицы, доставляющие инструменты для редактирования генов в определенные ткани и органы

Инженеры создают наночастицы, доставляющие инструменты для редактирования генов в определенные ткани и органы

Опубликовал: Admin, 9-10-2020, 01:01, Нанотехнологии, 42, 0

Инженеры создают наночастицы, доставляющие инструменты для редактирования генов в определенные ткани и органы

Одним из наиболее значительных достижений в биомедицинских исследованиях последнего времени стала разработка целенаправленных методов редактирования генов, таких как CRISPR, которые могут с большой точностью добавлять, удалять или изменять ген в клетке. Этот метод уже тестируется или используется для лечения пациентов с серповидноклеточной анемией и такими видами рака, как множественная миелома и липосаркома, и сегодня его создатели Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна получили Нобелевскую премию по химии.

Пока редактирование генов удивительно точен в обнаружении и изменении генов, до сих пор нет способа нацелить лечение на определенные участки тела. Протестированные на данный момент методы лечения включают удаление стволовые клетки крови или Т-клетки иммунной системы из организма, чтобы модифицировать их, а затем вливать их обратно пациенту для восстановления популяции кровотока или восстановления иммунного ответа - дорогостоящий и трудоемкий процесс.

Основываясь на достижениях Шарпантье и Дудна, исследователи Тафтса впервые разработали способ напрямую эффективно доставлять пакеты для редактирования генов через гематоэнцефалический барьер и в определенные области мозга, в клетки иммунной системы или в определенные ткани и органы на моделях мышей. Эти приложения могут открыть совершенно новую стратегию лечения неврологических состояний, а также рака, инфекционных и аутоиммунных заболеваний.

Команда биомедицинских инженеров Тафтса во главе с доцентом Цяобин Сюй пыталась найти способ упаковать «набор» для редактирования генов, чтобы его можно было вводить для выполнения своей работы внутри тела на целевых клетках, а не в лаборатории.

Они использовали липидные наночастицы (LNP) - крошечные «пузыри» липидных молекул, которые могут обволакивать редактирующие ферменты и переносить их к определенным клеткам, тканям или органам. Липиды - это молекулы, которые включают длинный углеродный хвост, который помогает придать им «маслянистую» консистенцию, и гидрофильную головку, которая притягивается к водянистой среде.

Также обычно существует связь на основе азота, серы или кислорода между головой и хвостом. Липиды располагаются вокруг пузырьковых наночастиц головками наружу, а хвостами внутрь к центру.

Команда Сюй смогла модифицировать поверхность этих LNP, чтобы они могли в конечном итоге «прилипать» к определенным типам клеток, сливаться со своими мембранами и выпускать в клетки ферменты, редактирующие ген, для выполнения своей работы.

Создание целевого LNP требует некоторой химической обработки.

Создавая смесь различных голов, хвостов и линкеров, исследователи могут отсеивать - сначала в лаборатории - широкий спектр кандидатов на предмет их способности формировать LNP, нацеленные на конкретные клетки. Лучшие кандидаты затем могут быть протестированы на моделях мышей и далее химически модифицированы для оптимизации нацеливания и доставки ферментов, редактирующих ген, в те же клетки мыши.

«Мы создали метод, позволяющий адаптировать комплект поставки для широкого спектра потенциальных терапевтических средств, включая редактирование генов», - сказал Сюй. «Эти методы основаны на комбинаторной химии, используемой фармацевтической промышленностью для создания самих лекарств, но вместо этого мы применяем подход к разработке компонентов средства доставки».

В гениальном химическом моделировании Сюй и его команда использовали нейротрансмиттер во главе некоторых липидов, чтобы помочь частицам пересечь гематоэнцефалический барьер, который в противном случае был бы непроницаемым для таких больших молекул, как LNP.

Возможность безопасно и эффективно доставлять лекарства через барьер в мозг - давняя проблема медицины. Сначала лаборатория Сюй доставила целый комплекс информационных РНК и ферментов, составляющих набор CRISPR, в целевые области мозга живого животного.

Некоторые небольшие модификации липидных линкеров и хвостов помогли создать LNPs, которые могут доставлять в мозг низкомолекулярное противогрибковое лекарственное средство амфотерицин B (для лечения менингита) и фрагмент ДНК, который связывается и отключает ген, производящий тау-белок, связанный с болезнью Альцгеймера. болезнь.

Совсем недавно Сюй и его команда создали LNP для доставки пакетов редактирования генов в Т-клетки мышей. Т-клетки могут помочь в производстве антител, уничтожить инфицированные клетки до того, как вирусы смогут реплицироваться и распространяться, а также регулировать и подавлять другие клетки иммунной системы.

Созданные ими LNP сливаются с Т-клетками в селезенке или печени - там, где они обычно находятся, - для доставки содержимого, редактирующего ген, которое затем может изменить молекулярный состав и поведение Т-клетки. Это первый шаг в процессе не только тренировки иммунной системы, как это делают с вакциной, но и ее создания, чтобы лучше бороться с болезнями.

Подход Сюй к редактированию геномов Т-клеток намного более адресный, эффективный и, вероятно, будет более безопасным, чем методы, которые до сих пор использовались с использованием вирусов для модификации их генома.

«Нацелившись на Т-клетки, мы можем задействовать ветвь иммунной системы, которая обладает огромной универсальностью в борьбе с инфекциями, защите от рака и модуляции воспаления и аутоиммунитета», - сказал Сюй.

Сюй и его команда дополнительно исследовали механизм, с помощью которого LNP могут найти свой путь к своим целям в теле. В экспериментах, направленных на Ячейки В легких они обнаружили, что наночастицы улавливают определенные белки в кровотоке после инъекции.

Белки, которые теперь встроены в поверхность LNP, стали основным компонентом, который помог LNP прикрепиться к своей цели. Эта информация может помочь улучшить дизайн будущих частиц доставки.

Хотя эти результаты были продемонстрированы на мышах, Сюй предупредил, что потребуются дополнительные исследования и клинические испытания для определения эффективности и безопасности метода доставки у людей.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии