- O aparelho de edição de genes CRISPR pode converter medicamentos, mas é difícil entrar em células relacionadas a tecidos e doenças
- O novo sistema de entrega carrega a maquinaria Crispr dentro do ácido nucleico circular (SNA) Nano Partículas
- As partículas entraram três vezes nas células, três vezes as habilidades de edição de genes e as toxinas são reduzidas em comparação com o método de distribuição atual
Com a capacidade de reescrever o código genético subjacente de inúmeras doenças, o CRISPR mantém muita promessa de revolucionar a droga. No entanto, enquanto os cientistas puderem fornecê -lo com segurança e eficiência às células e tecidos relevantes, a promessa estará fora de alcance.
Agora, os químicos da North Western University revelaram um novo tipo de nanoestrutura que melhorou drasticamente a distribuição do CRISPR e potencialmente expandiu suas oportunidades de utilidade.
Nano partículas lipídicas ácido nucleico redondo (LNP-SNA), essas pequenas estruturas carregam todo o conjunto de equipamentos de edição CRISPR-CAS 9 enzima, RNA guia e um DNA de reparo de DNA coberto de casca de proteção. Esse revestimento de DNA não apenas protege sua carga, mas também indica quais órgãos e tecidos viajam viajando LNP-SNAs e os facilitam para entrar na célula.
Em vários testes de laboratório de tipos de células humanas e animais, os LNP-SNAs entraram nas células três vezes mais eficazmente do que o sistema padrão de distribuição de partículas lipídicas usadas para vacinas de Covid-19, produzindo muito menos toxicidade e aumentando as habilidades de edição de genes em três vezes. Novos nanostratos melhoraram a taxa de sucesso do reparo específico do DNA acima de 60% em comparação com o método atual.
O estudo foi publicado em 5 de setembro As atividades da Academia Nacional de Ciências.
O estudo enfatiza a importância de como a estrutura nanomatural é solitária em comparação com seus elementos – como a estrutura nanomatural é segura, medicamentos genéticos mais confiáveis. Esse princípio na nanomedicina estrutural, um campo emergente no noroeste do Chad. Ele foi dirigido por Mirkin e seus colegas e seguiu várias centenas de pesquisadores em todo o mundo.
“O CRISPR é uma ferramenta incrivelmente poderosa que pode reduzir a sensibilidade da doença e até corrigir os defeitos genéticos na eliminação da doença”, disse Mirkin, um novo líder de pesquisa. “No entanto, é difícil encontrar o CRISPR em células e tecidos importantes. Alcançar e entrar nas células certas – e nos lugares corretos nessas células – é necessário um menor milagre. Usando o SNA para fornecer os itens essenciais do gene, maximizamos a eficiência nítida e pretendemos expandir o número de células e tecidos que podemos fornecê -lo”.
A Nano Technology e Nanomedicin Agrani, Mirkin é George B. Rathman North -Professor de Química no Winberg College of Arts and Sciences, no oeste; Professor de engenharia química e biológica, engenharia biomédica e ciências materiais e engenharia da McAxist School of Engineering; Professor de Medicina da Faculdade de Medicina de Fainburg; Diretor Executivo do Instituto Internacional de Nano Technology; E North -West University Robert H. Membro do Laury Cancer Center.
Crispr precisa de uma jornada
Quando o equipamento CRISPR atinge seu objetivo dentro de uma sala, ele pode desativar genes, consertar mutações, adicionar novas funções e fazer mais. No entanto, o equipamento CRISPR não pode entrar na própria célula. Sempre requer um veículo de entrega.
Atualmente, os cientistas geralmente usam o vetor viral e as nano partículas lipídicas (LNP) para desempenhar essa função. Naturalmente bom para as células nas células, os vírus são hábeis, mas podem aumentar o corpo humano uma resistência, o que leva a efeitos colaterais dolorosos ou até perigosos. Por outro lado, os LNPs são seguros, mas ineficientes. Eles tendem a ficar presos no buggy no endossoma ou na sala, onde não podem deixar a carga.
“Apenas uma fração do equipamento CRISPR realmente o transforma em uma célula e até uma pequena fração chega ao núcleo”, disse Mirkin. “Outro truque é remover as células do corpo, a injeção de componentes do CRISPR e depois deixar as células novamente que você pode imaginar, é extremamente ineficiente e irracional”.
Um táxi de DNA-Welcome
Para superar esse obstáculo, a equipe de Mirkin se transformou em SNAs, que foi inventada no revestimento do revestimento – Globular – DNA e RNA formas no laboratório Mirkin, no noroeste. Os ingredientes genéticos redondos são cercados por um núcleo nano -parcial, que pode ser embalado com carga. Cerca de 50 nanômetros de diâmetro, estruturas menores têm a capacidade comprovada de entrar nas células para entrega de alvo. A terapia sete baseada em SNA já está em ensaios clínicos em humanos, incluindo terapêutica de ponto de inflamação, incluindo um ensaio clínico de fase 2 para carsinoma de células Merkel, está sendo desenvolvido por uma startup de biotecnologia em estágio clínico.
No novo estudo, a equipe de Mirkin começou com um núcleo LNP transportando equipamentos CRISPR. Em seguida, eles decoraram a superfície da partícula com a densa camada do fio curto do DNA. Como o DNA pode entrar em contato com os receptores de superfície de uma sala, as células absorvem facilmente o SNA. O DNA pode ser feito com sequências, que visa certos tipos de células, tornando a entrega mais seleção.
Mirkin disse: “As simples mudanças na estrutura de partículas podem mudar drasticamente o quão bem uma célula a aceita”, disse Mirkin. “A arquitetura do SNA é reconhecida pelo tipo de quase todas as células, então as células aceitam ativamente SNAs e rapidamente as tornam internas” “
Incentivou o desempenho em toda a placa
Depois de sintetizar com sucesso o LNP-SNA com carga CRISPR, Mirkin e sua equipe associaram sua cultura celular, incluindo células da pele, glóbulos brancos, células-tronco da medula óssea humana e células renais humanas.
Então, a equipe observou e mediu vários motivos principais: com que eficiência as células internas foram as partículas, as partículas eram tóxicas para as células e se as partículas forneciam com sucesso um gene. Eles também analisaram o DNA da célula para determinar se o CRISPR criou as edições de genes desejadas. Em cada categoria, o sistema mostra a capacidade de fornecer equipamentos CRISPR com sucesso e permitir mudanças genéticas complexas.
Posteriormente, Mirkin planeja tornar o sistema mais válido em vários modelos de doenças vivos. Como a plataforma é modular, os pesquisadores podem se adaptar a sistemas amplos e aplicações terapêuticas. O noroeste da biotecnologia Spin-Out Flashpoint Therapeutics está comercializando comercialmente a tecnologia com o objetivo de mover ensaios clínicos.
“O CRISPR pode mudar todo o campo das drogas”, disse Mirkin. “Mas como projetamos o veículo de entrega é tão importante quanto o equipamento genético. Duas poderosas biotecnologias – CRISPR e SNA – criamos uma estratégia que pode desbloquear o tratamento completo do CRISPR”.
O estudo da pesquisa “CRISPR lipid nano-parcial redondo ácido nucleico” é a pesquisa científica (número de prêmio FA9550-22-1-0300), a National Science Foundation (número de prêmios DMR-2428112) e Edgar H. Bacharach foram apoiados pela Fundação Bachar.
