Инженерный подход к улучшению доставки прайм-редакторов помог ученым исправить генетические дефекты зрения у мышей.
Как ценная посылка не может добраться до места назначения без надежного почтальона, так и генные редакторы не могут добраться до своей целевой ДНК без безопасных и эффективных способов доставки. Вирусные векторы и химические методы позволяют исследователям редактировать геномы в культуре клеток и in vivo с помощью CRISPR и родственных технологий, таких как редактирование оснований и прайминг. Однако эти методы доставки сталкиваются с проблемами, связанными с длительной экспрессией редактора, ограниченным объемом груза и неоптимальной эффективностью доставки.
Инженерные вирусоподобные частицы (eVLP) предлагают новое потенциальное решение этих проблем. В своей последней работе, опубликованной в журнале Nature Biotechnology, ученые из Гарвардского и Калифорнийского университетов создали eVLP, которые эффективно доставляют праймер-редакторы в клетки в культуре и исправляют генетическую потерю зрения в мышиных моделях дегенерации сетчатки. Поскольку eVLP не несут генетически закодированного груза, эта работа может обеспечить временное средство доставки in vivo CRISPR-опосредованных терапий редактирования генов. "По сути, это неинфекционные вирусы, в которых вирусная ДНК или РНК заменена на ваш грузовой белок или вашу грузовую РНК", - пояснил руководитель исследования Дэвид Лю. "Мы заинтересовались использованием этих вирусоподобных частиц для доставки терапевтических белков, потому что они предлагают несколько преимуществ как вирусной, так и невирусной доставки".
Это исследование основывается на предыдущей работе данной объединенной исследовательской группы, в которой были определены и устранены узкие места, ограничивающие доставку редактора оснований с помощью eVLP in vivo. Однако система, которую они оптимизировали для базового редактирования, оказалась менее эффективной для праймерного редактирования из-за различий в компонентах редактора. "Есть несколько различных свойств прайм-редактора, которые затрудняют его доставку", - говорит Лю. "Он большой, в нем есть несколько компонентов, которых нет у предыдущих технологий редактирования".
В отличие от базовых редакторов или других нуклеаз, ассоциированных с CRISPR, прайм-редакторы используют белок слияния Cas9 и обратную транскриптазу, направляющую РНК, а также длинную направляющую РНК прайм-редактора со сложной структурой. Хотя эти отличия выгодны с точки зрения целевого редактирования генома, они препятствуют доставке с помощью ранее известных методов. Исследователи внесли изменения в компоненты упаковки и нацеливания системы базового редактора eVLP и модифицировали линкерные молекулы в прайм-редакторе, чтобы улучшить сборку редактора, упаковку частиц и эффективность доставки. "В целом, мы повысили эффективность редактирования праймера после его доставки с помощью этих вирусоподобных частиц, созданных на основе праймера, PE-eVLP, в среднем примерно в 65 раз", - утверждает Лю.
В результате испытаний этих усовершенствованных частиц на мышах исследователи достигли терапевтически значимого уровня редактирования прайма локально через инъекцию в сетчатку и успешно частично восстановили зрительные функции в мышиной модели потери зрения. "Эти результаты очень важны, поскольку насколько нам известно, впервые прайм-редактор был доставлен в виде комплекса белок-РНК в его конечной, наиболее переходной форме в организм животного для лечения генетического расстройства", - добавил Лю.
"Это довольно интересная работа", - отметил Байсонг Лу, биохимик из Университета Уэйк Форест, который разрабатывает методы доставки генов для систем CRISPR и не принимал участия в этом исследовании. "Мы все знаем, что прайм-редактирование - хороший метод редактирования, но сейчас трудно доставить механизм прайм-редактирования для транзиторной экспрессии".
Следующий шаг - дальнейшее повышение эффективности in vivo и адаптация eVLP к различным тканям. Поскольку eVLP включают в себя оболочку и структурные белки, которые помогают вирусным методам доставки добраться до места назначения, PE-eVLP могут стать ключом к будущим минимально инвазивным терапевтическим препаратам для редактирования генов, которые будут достигать своих целей. "Я очень рад, что они провели испытания in vivo", - сказал Лу. "Если окажется, что системная доставка также эффективна, то это найдет множество применений".
