Илустрација ЦРИСПР-Цас9 комплекса за уређивање гена (ружичаста и љубичаста) везаног за ДНК (хеликс)
Научна фототека/Алами
Замислите да, уместо да доставља летак појединачно сваком дому, поштански радник само мора да да један волонтеру у сваком блоку, који га затим фотокопира и дели копије комшијама. Тај поштански радник би на тај начин унео летке у драматично више домова. Биолози се надају да би сличан приступ могао да побољша уређивање гена у лечењу свих врста стања.
Идеја је да ће свака ћелија у телу која прими почетну испоруку направити много копија машинерије за уређивање гена и већину њих пренети својим суседима, појачавајући ефекат. То значи да се промене које исправљају болести могу извршити у ДНК више ћелија.
У тестовима на мишевима, Ваине Нго на Универзитету Калифорније, Беркли, и његове колеге – укључујући пионирку за уређивање гена ЦРИСПР-а Џенифер Доудна – успели су да утроструче број ћелија јетре које су уређиване коришћењем овог приступа.
„У суштини оно што радимо је да дајемо инструкције тој првој ћелији која прими наша упутства да направи малу честицу липида која пакује [the CRISPR machinery] у њему, тако да та прва ћелија постаје фабрика која онда може да шаље ове мале пакете другим ћелијама“, каже Нго.
Први одобрени ЦРИСПР третман, за болест српастих ћелија, укључује уклањање крвних матичних ћелија из појединца и њихово уређивање изван тела пре него што их замени. Али ово је персонализовани третман и стога је изузетно скуп. Бројна испитивања која су у току укључују директно уређивање ћелија у телу уместо тога, користећи уређивач гена који ће радити за многе људе.
Велики изазов је проналажење начина да се ЦРИСПР машинерија испоручи у довољно висок удео специфичних ћелија у телу. „За излечење болести српастих ћелија, знамо да морамо да уредимо око 20 одсто [blood] матичне ћелије“, каже Нго. „Тих 20 одсто је било веома, веома тешко погодити.“
То значи да ако је почетна испорука достигла само 10 процената матичних ћелија крви, али би се могла локално појачати до 30 процената, то би могло да направи разлику између успеха и неуспеха.
Да би постигао амплификацију, Нго се окренуо протеину који помаже вирусу да се ослободи ћелија. Једном направљени у ћелији, ови протеини се повезују и са ћелијском мембраном и једни са другима, формирајући малу врећицу или везикулу, која се одваја од једне ћелије и може да се стопи са другом.
Ако су ови вирусни протеини физички повезани са протеином за уређивање гена ЦРИСПР Цас9, онда ће протеин Цас9 – и РНК која га води до циља – бити спаковани у везикуле и пренети у друге ћелије.
Да би тестирао идеју, тим је направио део ДНК кодирања за Цас9-вирусне протеине. Када је ДНК убризгана под притиском у јетру мишева, доспела је у само 4 процента ћелија, али, свеукупно, 12 процената ћелија је генски уређено.
За лечење људи, машине за уређивање гена би биле испоручене на друге начине. Метода убризгавања је само коришћена за доказ принципа. „Није нарочито ефикасан, али показује да наш систем чини разлику“, каже Нго. „Троструко појачање је одлично место за почетак. Мислим да чини неке од наших тренутних система за испоруку довољно добрим за лечење неких болести. Више би могло бити боље, и зато активно истражујемо стратегије да и то урадимо.“
Поред веће ефикасности, појачано уређивање гена такође може омогућити коришћење нижих доза, што би третмане учинило безбеднијим.
Биолози су деценијама истраживали ове приступе пупољцима везикула, каже Узми Бургио на Аустралијском националном универзитету у Канбери, али Нгоов тим може бити први који је показао да ради на животињама за уређивање гена. Међутим, Бургио каже да истраживачи имају још посла да потврде своје резултате. „Морају се спровести одговарајуће контроле и мере да би се њихове тврдње заиста показале“, каже он.
Већ постоје експерименталне мРНК вакцине које се само појачавају, где мРНК испоручена ћелијама кодира машинерију која прави више копија мРНК вакцине. Идеја је да мРНА вакцине буду безбедније и јефтиније, јер су потребне ниже дозе. Међутим, у овом случају, додатне мРНК остају унутар ћелија у којима су направљене.
Теме:
