Eine Forschungskooperation zwischen der Tufts University und der chinesischen Akademie der Wissenschaften führte zu der Entwicklung von einer deutlich verbesserten delivery-Mechanismus für das CRISPR/Cas9-gen editing-Methode in der Leber, laut einer Studie vor kurzem veröffentlicht in der Fachzeitschrift Advanced Materials. Die Lieferung verwendet biologisch abbaubare synthetische lipid-Nanopartikel, die Durchführung der molecular-editing-tools in die Zelle präzise zu verändern, die Zellen genetischen Codes mit mehr als 90 Prozent Wirkungsgrad. Die Nanopartikel stellen eine der effizientesten CRISPR/Cas9 Lieferung-tools gemeldet so weit, so die Forscher, und könnte dazu beitragen, die technischen Hürden zu ermöglichen, gene editing in einem breiten Spektrum von klinisch-therapeutischer Anwendungen.
Das CRISPR/Cas9-gen editing-system ist eine leistungsstarke recherche-tool zur Aufdeckung der Funktion von Hunderten von Genen und wird derzeit erforscht, wie ein therapeutisches Mittel für die Behandlung von verschiedenen Krankheiten. Allerdings sind noch einige technische Hürden bleiben, bevor es für praktische klinische Anwendungen. CRISPR/Cas9 ist eine große molekulare komplexe, die sowohl eine nuclease (Cas9), die geschnitten werden kann, durch beide Stränge einer gezielten genomischen Sequenz, und eine geplante „single-guide“ – RNA (sgRNA), scannt das Genom zu helfen, die nuklease finden, die bestimmten Reihenfolge bearbeitet werden. Da es eine große molekulare komplexe, es ist schwer zu liefern CRISPR/Cas9 direkt in den Kern der Zelle, wo es seine Arbeit erledigen kann. Andere eingepackt haben, die Bearbeitung Moleküle in Viren, Polymere und verschiedene Arten von Nanopartikeln, um Sie in den Kern, aber die geringe Effizienz der tranfer hat, beschränkt sich Ihre Verwendung und Wirksamkeit für die klinische Anwendung.
Die lipid-Nanopartikel beschrieben, die in der Studie Kapseln messenger-RNA (mRNA) Codierung Cas9. Sobald der Inhalt der Nanopartikel-einschließlich der sgRNA — sind veröffentlicht in der Zelle. Die cell ‚ s protein making machinery übernimmt und schafft Cas9 aus der mRNA-Vorlage, Abschluss der gen-editing-kit. Eine Besondere Eigenschaft der Nanopartikel aus synthetischen Lipiden aus Disulfid-Bindungen in der Fettsäure-Kette. Wenn die Teilchen in die Zelle, die Umgebung innerhalb der Zelle bricht die disulfide bond zu zerlegen, die Nanopartikel und die Inhalte werden schnell und effizient in die Zelle abgegeben.
„Wir sind nur die ersten menschlichen klinischen Studien für CRISPR-Therapien,“ sagte Qiaobing Xu, co-entsprechenden Autor der Studie und associate professor of biomedical engineering an der Tufts University. „Es gibt viele Krankheiten, die lange unlösbar, für die CRISPR-Therapien könnte neue Hoffnung-zum Beispiel Sichel-Zelle Krankheit, Duchenne-Muskeldystrophie, Chorea Huntington und sogar viele Krebsarten. Unsere Hoffnung ist, dass dieser Fortschritt wird uns ein weiterer Schritt, um CRISPR eine effektive und praktische Herangehensweise an die Behandlung.“
Die Forscher angewendet wird das neue Verfahren an Mäusen, die auf die Reduzierung der Präsenz eines Gens mit Codierung für PCSK9, der Verlust ist assoziiert mit niedrigeren LDL-Cholesterin, und reduziert das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. „Die lipid-Nanopartikel sind eine der effizientesten CRISPR/Cas9 Träger, die wir gesehen haben“, sagte Ming Wang, die auch co-entsprechenden Autor der Studie und professor an der Chinese Academy of Sciences, Beijing National Laboratory for Molecular Science. „Wir können eigentlich knock down PCSK9-expression in Mäusen mit 80 Prozent Wirkungsgrad in der Leber, was ein echtes Versprechen für therapeutische Anwendungen.“
Zusätzlich zu den Autoren der oben zitierten Studie wurde geführt von Ji Liu, student im Aufbaustudium und ersten Autor von der chinesischen Akademie der Wissenschaften, Institut für Chemie, zusammen mit co-Autoren Jin Chang, Ying Jiang, Lanqun Mao, Professoren von der chinesischen Akademie der Wissenschaften, und Xiandi Meng, und Tianmeng Sonne von Der Ersten Klinik und dem International Center der Zukunft der Wissenschaft, der Universität Jilin.
Diese Arbeit wurde teilweise gefördert durch die National-Taste Forschung und Entwicklung Programm von China (2017YFA0208100, 2016YFA0200104), und der National Science Foundation of China (21778056, 21790390, 21790391, 21621062 und 21435007). Unterstützung wurde auch von den Nationalen Instituten der Gesundheit (UG3 TR002636-01 und R21 EB024041). Der Inhalt liegt in der alleinigen Verantwortung der Autoren und stellt nicht notwendigerweise die offiziellen Ansichten der Nationalen Institute der Gesundheit.