Nye mikrokapsler for at forbedre effektiviteten af ​​genomredigering

Forskere fra Tomsk Polytechnic University sammen med deres kolleger fra Skt.Petersborg, Hamburg og London har fundet ud af, at polymer- og hybrid-silica-belagte mikrokapsler er mere effektive til genomredigering, når de anvender CRISPR-Cas9. I fremtiden, denne fælles udvikling vil forenkle og øge effektiviteten af ​​genomredigering betydeligt, som kan behandle tidligere uoprettelige arvelige sygdomme såsom Alzheimers, hæmofili og mange andre.

Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i Nanomedicin:Nanoteknologi, Biologi og medicin .

Klyngede regulatoriske mellemliggende korte palindromiske gentagelser / Cas9 (CRISPR-Cas9) er en revolutionerende genomredigeringsteknologi med stort potentiale for forskning og kliniske anvendelser. Ifølge medforfatter prof. Boris Fehse fra University Medical Center Hamburg – Eppendorf, bakterier har et adaptivt immunsystem, der sikrer genkendelse og udryddelse af vira (bakteriofager), hvis de forsøger at inficere dem mere end én gang. Til dette formål, bakterier inkorporerer korte sekvenser af det virale genom i deres eget genom (i CRISPR-regionen) og anvender dem som en skabelon til at syntetisere korte komplementære RNA'er, der genkender et faggenom ved hjælp af nøglelås-princippet (ligner humane antistoffer, der genkender patogener, der forsøger at inficere en person gentagne gange).

CRISPR-Cas 9 procedurer udgør en sikkerhedsudfordring. "Disse leveringsmetoder er meget giftige. Når de bruges, nogle af de redigerede celler dør. For eksempel, ved levering af biomateriale ved elektroporation, kun 40 til 50 procent af cellerne overlever, "siger Alexander Timin, en af ​​artiklens hovedforfattere.

For at løse dette problem, forskerne besluttede at bruge 2-2,5 mikrometer (μm) polymere og hybrid silica-coatede kapsler (SiO2). De er fyldt med genetisk materiale og leveret til målcellen. Det absorberer dem gennem mikropinocytose, en proces, hvor celler fanger relativt store partikler. Dermed, mikrokapsler kommer ind i cellens cytoplasma og frigiver deres indhold. Selve skallen opløses gradvist.

"Leveringseffektivitet med disse mikrokapsler opnås på grund af lav toksicitet. Undersøgelsen viste, at over 90 procent af cellerne overlever efter transfektion. Således er procentdelen af ​​redigerede celler blev signifikant højere i sammenligning, når liposomer blev brugt til transfektion, ”siger Alexander Timin.

Resultaterne giver forskerne mulighed for at konkludere, at mikrokapslerne repræsenterer lovende vektorer til anvendelse af genomredigeringsværktøjer. Næste etape, ifølge forskerne, vil være anvendelsen af ​​CRISPR-Cas9 ved hjælp af mikrokapsler til at levere genetisk materiale i in vivo-undersøgelser.