16.01.2023

Российские ученые создают наночастицы для лечения гепатита B, рака и генетических заболеваний

Российские ученые создают наночастицы для лечения гепатита B, рака и генетических заболеваний

Разработка исследователей ИМПиТМ им. Е.И. Марциновского Сеченовского университета, не имеющая аналогов в мире, вышла на финишную прямую. Впервые ученые создали эффективный метод доставки CRISPR/Cas («генетических ножниц») в пораженную клетку — с помощью биологических наночастиц.

Технология CRISPR/Cas9, которую называют молекулярными ножницами, позволяет редактировать определенный фрагмент ДНК и исправлять генетические мутации. Однако открытие, за которое в 2020 году была вручена Нобелевская премия по химии, пока не нашло серьезного практического применения из-за отсутствия эффективных методов доставки CRISPR/Cas в клетку.

Эту преграду на пути разработки новых методов терапии смогли преодолеть российские ученые. Они создали новые молекулярные инструменты, которые позволяют доставлять CRISPR/Cas к месту назначения в составе наночастиц. Авторы отмечают, что это универсальный метод, который поможет в лечении не только гепатита В, но и других инфекционных, наследственных и онкологических заболеваний.

В ходе работы ученые сосредоточились на новых типах биологических наночастиц, которые можно получать из клеток человека. Они отличаются высокой биосовместимостью и безопасностью, а также имеют идеальные свойства для системной доставки — размер около 100 нанометров и отрицательный заряд. Кроме того, их свойства можно программировать.

Исследователи провели характеризацию наночастиц с помощью физико-химических методов и разработали технологии для регулируемой упаковки Cas-белков в наночастицы. Поскольку для упаковки второй части системы — РНК-проводника (CRISPR) — потребовались дополнительные исследования, ученые разработали уникальный подход, основанный на небольших модификациях обоих компонентов.

Это позволило решить задачу и создать четыре генетических технологии для загрузки системы CRISPR/Cas в три вида биологических наночастиц. В этом случае наночастицы доставляют систему до целевой мишени и «разрезают» ее. Разработка показала высокую противовирусную активность: при использовании наночастиц в течение пяти суток размножение вируса гепатита B снижалось на 90-99%.

Также были созданы технологии доставки CRISPR/Cas в целевые органы, эффективность которых доказали in vitro и in vivo. При испытаниях на клеточных культурах доставка наночастиц в целевые клетки выросла в 10 раз, а при экспериментах на моделях животных более 80% наночастиц накапливались именно в целевых органах.

Авторы исследования считают, что фактически любую CRISPR/Cas систему можно упаковать и заставить исправлять мутации или разрушать вирусы. По сути, это не инструмент, а платформа: этим молекулярным ножницам можно присоединять дополнительные функциональные элементы, адаптируя систему под решение конкретных задач по лечению того или иного заболевания. 



СМОТРИТЕ ТАКЖЕ