Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • moskalev
  • Био/​мол/​текст
  • Vitacoin

CRISPR на золоте

Золото помогает изменить гены человека

Алексей Алексенко, Forbes, 28.05.2019

Систему редактирования генов CRISPR можно доставить в человеческие клетки с помощью наночастиц золота. Таким образом генетикам удалось исправить наследственный дефект в гене гемоглобина и защитить лейкоциты от ВИЧ.

Исследователям из Центра раковых исследований Фреда Хатчинсона (Сиэттл) удалось разработать методику, сильно упрощающую процедуру редактирования генов в клетках человека. В основе метода – наночастицы золота, благодаря которым компоненты «молекулярной машины» редактирования CRISPR доставляются прямо в ядро клетки. Результаты работы опубликованы в Nature Materials (Shahbazi et al., Targeted homology-directed repair in blood stem and progenitor cells with CRISPR nanoformulations).

Технология CRISPR позволяет направленно менять информацию, записанную в ДНК. Для этого нужно доставить к ДНК-мишени два основных компонента: молекулу-«гид», которая найдет среди десятков тысяч генов точное место «оперативного вмешательства», и фермент, разрезающий в этом месте молекулу ДНК, чтобы начать процесс «починки». Сложность представляет доставка компонентов комплекса внутрь клетки. Для этого нередко используются инактивированные вирусные частицы. Более прямолинейный подход – импульс электрического тока. Он стимулирует попадание в ядро посторонней ДНК, но при этом может повредить или даже убить клетку.

«Мне хотелось найти что-то попроще – какой-то способ пассивно доставить аппарат редактирования в стволовые клетки крови», – говорит руководитель исследования доктор Дженнифер Адер.

Наночастицы золота – золотые шарики диаметром примерно в одну миллиардную крупинки соли – уже четверть века используются в молекулярной биологии и генетической инженерии. С их помощью биологи вводили чужеродные гены в клетки растений: таким образом были созданы многие генетически модифицированные сорта. Преимущество золотых наночастиц в том, что молекулы нуклеиновых кислот легко к ним прилипают, а сами частицы сравнительно легко попадают в ядро, преодолевая различные клеточные барьеры.

Доктор Адер и ее сотрудник Реза Шахбази уже много лет занимаются применением золотых частиц для доставки в клетку различных веществ. В данном случае исследователи получили наночастицы золота из лабораторного коллоидного раствора. Затем их отсортировали по размеру: идеальным оказался диаметр 19 нм. При таком размере поверхность частиц достаточна, чтобы на ней разместились все нужные молекулы, но при этом частица еще достаточно мала, чтобы беспрепятственно проникать в клеточное ядро. Сверху частицы покрывались полиэтиленимином: это создавало на поверхности небольшой положительный заряд, благодаря которому клетка «принимала лекарство» охотнее.

Для демонстрации возможностей метода биологи отредактировали гены культуры стволовых клеток, которые способны превращаться в различные клетки человеческой крови. В одной линии клеток был отредактирован ген CCR5: измененный вариант этого гена делает клетки иммунными к заражению ВИЧ. Именно этот ген подвергся редактированию в сенсационных опытах китайского генетика Хэ Цзянькуя. В отличие от Хэ, редактировавшего зародышевые клетки человека (и тем самым создавшего людей, способных передавать новый ген своим потомкам), исследователи из Центра Фреда Хатчинсона работали с культурой клеток, которая в принципе не способна развиться в человеческий организм: изменения в любом случае затронули бы лишь клетки крови пациента.

В другой линии клеток был изменен ген гамма-гемоглобина: подобные процедуры дают ключ к лечению таких заболеваний крови, как серповидно-клеточная анемия и талассемия.

Исследователи обнаружили, что примерно через 6 часов после добавления золотых частиц клетки их усвоили, и в течение следующих суток-двух в них происходило редактирование генов. Отредактированные клетки были введены мышам, используемым как модель человеческих заболеваний. Эффект достиг максимума через 8 недель после введения. Клетки с измененными генами обнаружились у мышей и спустя пять месяцев. Они присутствовали в костном мозгу, селезенке и вилочковой железе. Среди обработанной культуры клеток редактированию подверглись 10-20%. Это высокий результат, однако биологи намерены довести эффективность метода до 50%. В перспективе это даст в руки медикам метод лечения серьезных наследственных заболеваний.

Профессор «Сколтеха» Константин Северинов так прокомментировал эту научную работу: «Доставка генных редакторов электропорацией – фактически разрядом тока высокого напряжения – токсична: многие клетки умирают от такой процедуры. Вирусы могут использоваться для доставки различными способами, но взаимодействие вирусных частиц с клеткой также может быть токсично, а кроме того, не все клетки способны взаимодействовать с вирусами. В целом есть общая проблема доставки – не важно, чего именно – в клетки. Для этой цели могут быть использованы наночастицы. По утверждению авторов, этот метод не инвазивен, не токсичен и эффективен».

Профессор Северинов, однако, считает, что к результатам следует относиться с осторожностью: «В общем случае необходимо решить не просто проблему доставки – клетки имеют тенденцию захватывать внутрь всякую дрянь, если она правильного размера – а направленной доставки. Как ввести интересующее нас вещество в клетку определенного типа? Это очень большая нерешенная проблема, которая ограничивает не только применение методов геномного редактирования, но и различных способов лечения рака, и многого другого. Пока общих решений не просматривается».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru

Читать статьи по темам:

генотерапия золотые наночастицы Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

CRISPR на золотой основе

Комплекс биомолекул системы CRISPR, расположенных вокруг наночастицы золота, позволил достичь более эффективного редактирования генома.

читать

Самое дорогое

FDA одобрила генотерапевтический препарат для лечения спинальной мышечной атрофии стоимостью $2,125 млн.

читать

Наше генноинженерное будущее

Генетическая революция уже началась, но мы не готовы ответственно относиться к этим прометеевым технологиям.

читать

В поисках противоядия от CRISPR

Всего через пять лет после открытия CRISPR DARPA инициировало программу «Безопасные гены».

читать

Бег с препятствиями

Россия не осталась на обочине развития методов CRISPR, которые могут сделать Россию менее зависимой от импортных продуктов растениеводства.

читать

«Мы сделали ЭКО стопроцентным»

Всемирно известный ученый Шухрат Миталипов – о чудесах генного редактирования и революции в борьбе с бесплодием.

читать