Wissenschaftler schärfen ihre molekulare Schere

Wissenschaftler des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) haben einen besseren Weg gefunden, um ein DNA-Bearbeitungswerkzeug bereitzustellen, das die Anwesenheit der Editorproteine in den Zellen in einem von ihnen als "Hit and Run"-Ansatz bezeichneten Bereich verkürzt.

Die CRISPR-Technologie (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) wird eingesetzt, um DNA-Sequenzen zu verändern und die Genfunktion zu verändern. CRISPR/Cas9 ist ein Enzym, das wie eine Schere verwendet wird, um zwei DNA-Stränge an einer bestimmten Stelle zu schneiden, um DNA-Bits hinzuzufügen, zu entfernen oder zu reparieren. Aber CRISPR/Cas9 ist nicht hundertprozentig genau und könnte unerwartete Stellen schneiden, was zu unerwünschten Ergebnissen führen kann.

"Eine der größten Herausforderungen der CRISPR/Cas9 mRNA-Technologien ist die Möglichkeit von Fehlzielen, die Tumore oder Mutationen verursachen können", sagt Dr. Baisong Lu, Assistenzprofessor für Regenerative Medizin bei WFIRM und einer der Hauptautoren des Papiers. Obwohl andere Arten von lentivirusähnlichen Bionanopartikeln (LVLPs) für die Bereitstellung von Proteinen oder mRNAs beschrieben wurden, sagte Lu: "Das von uns entwickelte LVLP hat einzigartige Eigenschaften, die es zu einem nützlichen Werkzeug in der wachsenden Werkzeugkiste der Genombearbeitung machen werden".

Um das Problem der Ungenauigkeit zu lösen, stellten WFIRM-Forscher die Frage: Gibt es eine Möglichkeit, Cas9-Aktivität effizient zu liefern, aber eine transiente Expression von Genom-Editing-Proteinen zu erreichen? Sie testeten verschiedene Strategien und nahmen dann die besten Eigenschaften von zwei weit verbreiteten Lieferfahrzeugen - Lentivirus-Vektor und Nanopartikel - und kombinierten sie zu einem System, das Cas9 mRNA effizient in LVLPs verpackt, transiente Expression und hocheffiziente Bearbeitung ermöglicht.

Lentiviraler Vektor ist ein weit verbreiteter Gentransporter in Forschungslabors und wird bereits häufig für die Bereitstellung der CRISPR/Cas9 mRNA-Technologie zur effizienten Genombearbeitung eingesetzt. Nanopartikel werden ebenfalls verwendet, sind aber bei der Abgabe von CRISPR/Cas9 nicht so effizient.

"Durch die Kombination der transienten Expressionsmerkmale von Nanopartikel-Delivery-Strategien unter Beibehaltung der Transduktionseffizienz lentiviraler Vektoren haben wir ein System geschaffen, das dazu verwendet werden kann, verschiedene Editor-Protein mRNA für die Genombearbeitung in einer "Hit-and-Run"-Methode zu verpacken", sagte Anthony Atala, M.D., Direktor von WFIRM und Co-Leiter des Papiers. "Dieses System wird nicht nur die Sicherheit verbessern, sondern auch eine mögliche Immunantwort auf die Editierproteine vermeiden, was die Effizienz der in vivo Genbearbeitung verbessern könnte, was in Forschung und klinischen Anwendungen nützlich sein wird."