Nanokapsel med et CRISPR-Cas9-redigeringsværktøj, der bruges til ikke-invasiv hjernelevering og tumorcellemålretning

Fremstilling, fysiske egenskaber og cellulær funktion af Cas9/sgRNA nanokapsler. (A) In situ fri-radikal polymerisation blev brugt til at syntetisere disulfid-tværbundne nanokapsler indeholdende Cas9/sgRNA og funktionaliseret med angiopep-2 målretningsligand. (B) Størrelsesfordeling af ANC_SS (Cas9/sgRNA) nanokapsler bestemt ved dynamisk lysspredning. (C) TEM-billeder af ANC_SS (Cas9/sgRNA) med eller uden GSH-behandling. (D) Gelelektroforeseanalyse af ANC_SS (Cas9/sgPLK1) eller fri Cas9/sgPLK1 med eller uden RNase-behandling (1 mg/ml, 30 min). (E) Flowcytometri af U87MG-celler efter 4-timers inkubation med ANC_SS (Cas9/sgRNA) eller kontroller. (F) Konfokal laser scanning mikroskopi (CLSM) billeder af U87MG celler efter 4-timers inkubation med ANC_SS (Cas9/sgRNA) eller kontroller. Cas9 blev mærket med Alexa Fluor 647 (AF647; rød); cytoskelettet blev farvet med Alexa Fluor 488 (grøn), og kernerne blev farvet med Hoechst 33342 (blå). For (E) og (F) var AF647-Cas9-koncentrationen 20 nM. Skala barer, 20 μm. (G) Luciferase-genredigeringseffektivitet i U87MG-Luc-celler inkuberet med ANC_SS (Cas9/sgRNA) eller kontroller i 72 timer. Data præsenteres som middelværdier ± SD (n =5; *P <0,05, **P <0,01 og ***P <0,001). (H) Indeller af PLK1-genet i U87MG-celler transficeret med ANC_SS (Cas9/sgPLK1) eller kontroller i 48 timer. (I) Skematisk genredigering i kernen. (J) Ekspressionsniveauer af PLK1 i U87MG-celler efter 72-timers inkubation med ANC_SS (Cas9/sgPLK1) eller kontroller. (K) Apoptoseassay af U87MG-celler efter 72-timers inkubation med ANC_SS (Cas9/sgRNA) og andre kontroller. For (G) til (K) var Cas9-koncentrationen 20 nM. bp, basepar; PBS, fosfatpufret saltvand. Kredit:Science Advances (2022). DOI:10.1126/sciadv.abm8011

Et internationalt hold af forskere har udviklet en nanokapsel, der er i stand til at krydse blod-hjernebarrieren (BBB) for at bære CRISPR-Cas9-redigeringsværktøjet til behandling af en hjernetumor. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Science Advances, gruppen beskriver, hvordan de skabte deres kapsel, og hvor godt den virkede, når den blev testet på mus med glioblastom.

Glioblastomer er notorisk svære at behandle. Tumorerne opstår i hjernen, og deres vækst beskadiger væv. Behandlingsmuligheder omfatter kirurgisk fjernelse, direkte injektioner af terapier beregnet til at dræbe kræftcellerne eller indsættelse af CRISPR-vira i blodbanen. Hver af disse muligheder har en ulempe, fra beskadiget hjernevæv til ineffektivitet på grund af vanskeligheder med terapier, der krydser BBB. I denne nye indsats har forskerne prøvet en ny tilgang ved at bruge en nanokapsel til at bære CRISPR-Cas9-redigeringsværktøjet til hjernetumoren, hvor det målretter mod et gen, der er ansvarligt for udviklingen af nye celler - en kapsel, der er i stand til sikkert krydser BBB.

Skallen af nanokapslen blev skabt ved hjælp af en disulfid, tværbundet polymer, der derefter blev prikket med et angiopep-2-peptid. Peptidet blev tilsat for at skabe en neutral overfladeladning, så det ikke ville blive angrebet af ribonuklease. Skallen var lige stor nok til at rumme et Cas9-kompleks, men stadig lille nok (ca. 30 nanometer i længden) til at den kunne passere gennem BBB.

Forskerne testede deres nanokapsel-leveringssystem i glioblastom-musemodeller. Hver blev givet en enkelt haleinjektion - nogle modtog det nyudviklede nanokapsel-leveringssystem, mens andre modtog en kontrol. Forskerne fandt ud af, at de mus, der fik den nye terapi, havde en gennemsnitlig overlevelsestid på 68 dage sammenlignet med 24 dage for kontrolgruppen. De fandt også en mindre end 0,5 % uønsket genetisk mutationsrate i andet hjernevæv.

Forskerne foreslår, at deres arbejde repræsenterer et nyt skridt mod ikke-invasive og nonvirale tilgange til behandling af glioblastomer, selvom de erkender, at der skal gøres meget mere arbejde, før det kan afgøres, om den samme tilgang vil være både sikker og effektiv hos mennesker. + Udforsk yderligere

Små kapsler tilbyder alternativ til viral levering af genterapi

Sidste artikelVandbehandling:Lys hjælper med at nedbryde hormoner

Næste artikelUventet lysadfærd kan blive udnyttet til at forbedre optisk kommunikation og sensorer