Aktiv levering af Cas9-sgRNA-kompleks i cellen ved hjælp af ultralyd-drevne nanomotorer

I kræftforskning, "Cas-9-sgRNA" -komplekset er et effektivt genomisk redigeringsværktøj, men dens levering over cellemembranen til mål (tumor) genomet er endnu ikke blevet løst tilfredsstillende. Amerikanske og danske forskere har nu udviklet en aktiv nanomotor til effektiv transport, levering, og frigivelse af dette gen -saksesystem. Som beskrevet i deres papir i tidsskriftet Angewandte Chemie , deres nanovehicle drives frem mod sit mål ved ultralyd.

Genomisk teknik som en lovende kræftterapeutisk tilgang har oplevet en enorm stigning siden opdagelsen af ​​det adaptive bakterielle immunforsvarssystem "CRISPR" og dets potentiale som genredigeringsværktøj for over ti år siden. Konstruerede CRISPR -systemer til genredigering indeholder nu to hovedkomponenter, et enkelt guide-RNA eller sgRNA og Cas-9-nuklease. Mens sgRNA guider nukleasen til den specificerede gensekvens, Cas-9-nuklease udfører sin redigering med kirurgisk effektivitet. Imidlertid, levering af det store maskineri til målgenomet er stadig problematisk. Forfatterne af Angewandte Chemie undersøgelse, Liangfang Zhang og Joseph Wang fra University of California San Diego, og deres kolleger foreslår nu ultralydsdrivne guld-nanotråde som et aktivt transport-/frigivelsesmiddel til Cas9-sgRNA-komplekset over membranen.

Guld nanotråde passerer passivt en membran, men takket være deres stav- eller trådlignende asymmetriske form, aktiv bevægelse kan udløses af ultralyd. "Den asymmetriske form af guld nanotrådsmotoren, givet ved fremstillingsprocessen, er afgørende for den akustiske fremdrift, "bemærkede forfatterne. De samlede køretøjet ved at fastgøre Cas-9 protein/RNA-komplekset til guldnanotråden gennem sulfidbroer. Disse reducerbare forbindelser har den fordel, at inde i tumorcellen, båndene ville blive brudt af glutathion, en naturlig reducerende forbindelse beriget med tumorceller. Cas9-sgRNA ville blive frigivet og sendt til kernen for at udføre sit redigeringsarbejde, til, eksempel, knockout af et gen.

Som et testsystem, forskerne overvågede undertrykkelsen af ​​fluorescens udsendt af grønt fluorescensprotein, der udtrykker melanom B16F10 -celler. Ultralyd blev anvendt i fem minutter, som accelererede nanomotoren, der bærer Cas9-sgRNA-komplekset hen over membranen, fremskynder det selv inde i cellen, som forfatterne bemærkede. I øvrigt, de observerede deres Cas9-sgRNA-kompleks effektivt undertrykker fluorescens med kun små koncentrationer af det nødvendige kompleks.

Dermed, både den effektive brug af en akustisk nanomotor som en aktiv transportør og den lille nyttelast, der er nødvendig for effektiv gen -knockout, er spændende resultater af undersøgelsen. Systemets enkelhed, som kun bruger få og let tilgængelige komponenter, er en anden bemærkelsesværdig præstation.