Китайские ученые разработали новый способ доставки ДНК в клетки животных и человека для генетической модификации. Для этого они используют наночастицы, называемые авторами исследования искусственными вирусами. Они помогают генам проникнуть в ядро клетки, после чего включаются механизмы редактирования генома. Статья биологов опубликована в журнале ACS Nano. Кратко о ней рассказывается на сайте EurekAlert!.
Для редактирования генов в клетках ученые используют различные подходы, в том числе технологию CRISPR/Cas9. Она позволяет точно разрезать любые выбранные участки ДНК, отключая, таким образом, определенные гены. Для доставки в эукариотические клетки обычно используются вирусные векторы (созданные из измененных и обезвреженных вирусов), либо плазмиды — кольцевые молекулы ДНК, присутствующие в бактериях. Поскольку плазмиды не умеют сами проникать в клетки эукариот, в последних создают поры с помощью электрического поля (электропорация), либо используют частицы (липосомы), сливающиеся с внешней мембраной.
Однако указанные методы имеют ограничения, поскольку вирусные векторы не могут нести большие фрагменты ДНК и проникать во все типы клеток, а электропорация и липосомы эффективны в отношении клеточных культур, но не тканей живых организмов.
Изображение: American Chemical Society
Для решения этой проблемы ученые создали искусственный вирус RRPHC. Он состоит из фторполимерного ядра, соединенного с системой CRISPR/Cas9, а также оболочки, образованной гиалуроновым биополимером, полиэтиленгликолем и пептидами R8-RGD. Показано, что гиалуроновый биополимер может связываться с белками, находящимися на поверхности раковых клеток и специфичными для них.
После внедрения RRPHC внутрь клетки оболочка расщепляется ферментами и высвобождается фторполимерная сердцевина. В эксперименте CRISPR/Cas9 с помощью искусственного вируса попала внутрь ядра раковых клеток голых мышей, после чего атаковала ген MTH1, который активен во многих типах злокачественных опухолей. Установлено, что концентрация белка, кодируемого MTH1, снижалась после введения наночастиц.
По словам ученых, их метод будет также полезен в редактировании генома человека. Например, можно будет извлечь дефектные клетки из пациента, исправить их с помощью CRISPR/Cas9 и пересадить обратно. Подобные эксперименты уже проводились в Китае с T-лимфоцитами ракового больного, которым отключили ген, подавляющий иммунитет. RRPHC, как ожидается, увеличит эффективность таких операций.