Ученые из России и США создали наночастицы для редактирования ДНК

Биологи из MIT, "Сколтеха" и МГУ впервые смогли соединить перспективный геномный редактор CRISPR/Cas9 с наночастицами, способными проникать в клетки человека и других живых существ, и проверили их работу на мышах, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Biotechnology.

За последние годы биологи создали сразу несколько очень точных и перспективных редакторов ДНК. Они позволяют легко удалять или заменять отдельные гены, не затрагивая при этом остальную часть генома, и даже исправлять мутации длиной в одну "букву"-нуклеотид. Это вызвало революцию в мире науки, однако прорыва в сфере медицины, за исключением пары очень рисковых операций, пока не произошло.

Причина этого в том, что геномные редакторы необходимо доставить в клетку для того, чтобы они могли начать "починку" ДНК, поскольку сами проникнуть туда они не могут. В живом организме эту задачу пока можно решить только одним способом — используя специальные ретровирусы.

Ретровирусы имеют множество недостатков, которые не позволяют применять их в медицинской практике. К примеру, места внутри них не хватает для того, чтобы разместить самые точные версии геномных редакторов, а иммунная система начинает распознавать вирусы после первой инфекции, поэтому их не получается использовать для повторной генной терапии. 

Андерсон и его коллеги, в том числе Виктор Котелянский и Тимофей Зацепин из "Сколтеха" и МГУ, сделали первый шаг на пути решения этой проблемы.

Для создания новых наночастиц ученые проанализировали структуру различных компонентов CRISPR, в том числе "шаблонов" для чтения и вырезания генов, и нашли те участки, которые можно присоединить к другим молекулам, не нарушая при этом их работу. Как оказалось, примерно 30% "букв" в этих шаблонах и в "заготовках" белка Cas9 можно использовать для прикрепления к наночастицам, не вызывая при этом существенного снижения их эффективности.

Используя эти сегменты CRISPR/Cas9, ученые подготовили набор жировых наночастиц, способных проникать внутрь клеток, и покрыли их компонентами геномного редактора. Эти молекулы предназначались для удаления дефектной версии гена PCSK9, связанной с аномально высокими концентрациями холестерина в крови и преждевременной смертью от болезней сердца и сосудов. 

Работу этих наночастиц ученые проверили на мышах. Как показано в ходе данных опытов, наночастицы успешно проникли и исправили дефект PCSK9 примерно у 80% клеток, что снизило уровень холестерина в крови грызунов на 35% и спасло их от преждевременной смерти.

Аналогичным образом "нановерсию" CRISPR/Cas9 можно использовать для борьбы с другими генетическими болезнями.

Источник