![]() |
В последние годы клеточная и генная терапия продемонстрировала значительные перспективы в лечении рака, муковисцидоза, диабета, болезней сердца, ВИЧ/СПИДа и других трудноизлечимых заболеваний. Однако отсутствие эффективных способов доставки биологических препаратов в организм является серьезным препятствием для вывода этих новых методов лечения на рынок и, в конечном счете, для пациентов, которые в них больше всего нуждаются. Теперь биологи-синтетики Северо-Западного университета разработали новую гибкую платформу, которая частично решает эту сложную проблему доставки. Имитируя естественные процессы, происходящие в вирусах, система доставки связывается с клетками-мишенями и эффективно переносит лекарственные препараты внутрь. Рабочей лошадкой новой платформы являются внеклеточные везикулы (EVs) — крошечные наночастицы размером с вирус, которые все клетки уже производят естественным образом. В новом исследовании ученые использовали мощный подход синтетической биологии для создания «программ» ДНК, которые, будучи вставленными в клетки-»производители», направляют их на самостоятельную сборку EV с полезными свойствами поверхности. Эти программы также направляют клетки на производство и загрузку EV биологическими препаратами. В экспериментах по проверке концепции частицы успешно доставляли биологические препараты — в данном случае CRISPR-гены, которые уничтожали рецептор, используемый ВИЧ, — в Т-клетки, которые, как известно, трудно поддаются воздействию. Исследователи также предполагают, что эта система может работать со многими препаратами и многими типами клеток. Результаты исследования опубликованы сегодня (27 ноября) в журнале Nature Biomedical Engineering. Это первое исследование, в котором EVs успешно используются для доставки груза в Т-клетки.
Леонард — пионер синтетической биологии, профессор химической и биологической инженерии в Северо-Западной инженерной школе МакКормика и один из ключевых сотрудников Центра синтетической биологии (CSB). В 2022 г. Леонард совместно с отделом инноваций и новых венчурных проектов Северо-Западного университета создал компанию Syenex для решения проблемы доставки лекарств для разработчиков клеточной и генной терапии. Syenex — один из 12 стартапов, размещенных в Querrey InQbation Lab, новом инкубаторе Северо-Запада. В состав междисциплинарной команды входят Джулиус Лакс, профессор химической и биологической инженерии McCormick и член CSB, и Джадд Хультквист, доцент кафедры медицины (инфекционные заболевания) и микробиологии-иммунологии Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета. Перспективы — и проблемы — адресной доставки лекарствГенная и клеточная терапия, позволяющая заменять дефектные гены или доставлять в организм пациента новые здоровые гены или клетки, открывает перспективы для лечения широкого спектра заболеваний. Используя средство доставки, генная терапия проникает в организм и переносит генетический материал в определенные клетки для лечения или профилактики заболевания. Клеточная терапия использует аналогичный подход, но переносит полноценные клетки, которые перед введением обычно модифицируются вне организма. В наиболее успешных случаях в качестве механизма доставки как клеточной, так и генной терапии использовались вирусные векторы — части, полученные от вирусов, но не способные вызвать инфекцию. Однако эта стратегия имеет свои ограничения. Иммунная система иногда распознает части вируса как чужеродные и блокирует такие векторы еще до того, как они доставят свой груз.
Для создания многофункционального транспортного средства исследователи обратились к EV, которые Леонард назвал «чистым листом». Во всех живых организмах (от дрожжей до растений и человека) клетки естественным образом выбрасывают EV, которые, по мнению исследователей, играют важную роль в коммуникации между клетками и естественных процессах, таких как иммунная функция.
Использование чистого листаДля создания платформы на основе EV Леонард разработал и синтезировал специальные молекулы ДНК, которые были введены в клетку-продуцент. ДНК содержала инструкции для клетки-продуцента по производству новых биомолекул, которые затем загружались на поверхность и внутрь EV. Таким образом, получались EV со специально разработанными характеристиками — и уже с грузом на борту.
Для успешного применения EV должны быть нацелены на нужные клетки, перенести в них свой груз и избежать побочных эффектов — и при этом обойти всегда бдительную иммунную систему пациента. По сравнению с вирусами EV, вероятно, в большей степени способны избегать отторжения иммунной системой. Поскольку EV могут быть произведены из материалов, в значительной степени содержащихся в собственных клетках пациента, организм с меньшей вероятностью будет воспринимать эти частицы как чужеродное вещество. Вызов Т-клетокЧтобы проверить эту концепцию, Леонард и его команда обратились к привлекательной, но упорной мишени: Т-клетки. Поскольку Т-клетки естественным образом помогают организму бороться с микробами и болезнями, исследователи стремятся усилить естественные способности Т-клеток для применения в иммунотерапии.
В ходе экспериментов ученые сконструировали клетку-продуцента для создания EVs, содержащих Cas9 — белок, входящий в систему CRISPR, в паре с молекулой РНК, направленной на распознавание и изменение определенной последовательности ДНК в геноме клетки. Исследователи ввели модифицированные EV в культуру Т-клеток. EV эффективно связывались с Т-клетками и успешно доставляли свой груз, что приводило к генетическим изменениям, инактивирующим ген, кодирующий рецептор, используемый ВИЧ для заражения Т-клеток. Хотя лечение ВИЧ-инфекции не являлось непосредственной целью проекта, данная работа, тем не менее, демонстрирует перспективность этого направления, показывая, какие новые терапевтические функции позволяет реализовать данная технология.
Что дальше?Новая платформа, получившая название GEMINI (Genetically Encoded Multifunctional Integrated Nanovesicles), представляет собой набор технологий для генной инженерии клеток с целью получения многофункциональных EV для удовлетворения различных потребностей пациентов.
С помощью Syenex Леонард надеется использовать платформу GEMINI, наряду с другими технологиями синтетической биологии, для быстрого создания лучших в своем роде средств доставки, которые позволят разработчикам — от академических компаний до зрелых биотехнологических компаний — создавать новые, меняющие жизнь клеточные и генные терапии.
27.11.2023 |
Здоровье
![]() | |
PLOS Global Public Health: В США падает потребление сигарет, сахара и опиоидов | |
В исследовании, опубликованном на этой не... |
![]() | |
Раннее слабоумие встречается все чаще — заболеваемость болезнью Альцгеймера растет | |
Крупное исследование, проведённое финскими уни... |
![]() | |
Пестициды могут повышать риск развития некоторых видов рака, как и курение | |
Пестициды нужны для хорошего урожая и&nbs... |
![]() | |
JSAD: Ученые ошиблись — умеренные дозы алкоголя тоже не продлевают жизнь | |
Многие слышали, что бокал вина в ден... |
![]() | |
Химики СПбГУ создали сенсор для определения гистамина по слюне | |
Учёные Санкт-Петербургского государственного у... |
![]() | |
В КФУ создают препарат для лечения ишемии-реперфузии нервной ткани | |
Сегодня не существует надёжного способа л |
![]() | |
В России предложили новую классификацию камней в почках по структуре и составу | |
Специалисты Сеченовского Университета предложи... |
![]() | |
Оценка мозга при деменции и инсульте также предсказывает депрессию в конце жизни | |
У людей старше 60 лет может развиться деп... |
![]() | |
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака | |
Исследование Университета Кертина показало, чт... |
![]() | |
Tobacco Control: Пора бить тревогу из-за вейпов со встроенными играми | |
Учёные из Калифорнийского университета в&... |
![]() | |
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета | |
Учёные выяснили, что подавление белка, св... |
![]() | |
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа | |
Сотрудники Орегонского университета здоровья и... |
![]() | |
Blood Cancer Jrnl: Новый препарат улучшает выживаемость пациентов с раком крови | |
Рецидивирующий острый миелоидный лейкоз, ... |
![]() | |
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз | |
Гидрогели, изготовленные из пластика, кот... |
![]() | |
Royal Society Open Science: Интенсивное животноводство приведет к пандемиям | |
Индустриальное сельское хозяйство снижает риск... |
![]() | |
European Heart Journal: Набор веса в молодости вредит сердцу в старости | |
Люди, которые набирают лишний вес с ... |
![]() | |
35% переболевших коронавирусом в течение года столкнулись с ухудшением здоровья | |
После начала пандемии коронавируса появились с... |
![]() | |
Science Immunology: Воспаление мозга вызывает мышечную слабость после инфекций | |
Воспаление в головном мозге может быть вы... |
![]() | |
ИИ лучше клинических тестов справился с прогнозом течения болезни Альцгеймера | |
Учёные из Кембриджа создали искусственный... |
![]() | |
Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера | |
Учёные из Института биомедицинских иннова... |
![]() | |
Лекарство от рака крови может повысить эффективность радиотерапии опухолей мозга | |
Препараты от рака крови и других вид... |
![]() | |
npj Precision Oncology: Урон для нервов при лечении рака груди можно предсказать | |
Многие женщины, лечащиеся от рака груди с... |
![]() | |
В университете Алабамы предложили не стигматизировать тучность | |
Предрассудки в отношении толстых людей пр... |
![]() | |
NatureComm: ИИ помог ученым открыть опасный рак и способ его определения | |
Ученые из Университета Британской Колумби... |
![]() | |
Biology Methods and Protocols: В борьбу с раком бросают искусственный интеллект | |
Новая статья в журнале Biology Methods &a... |
![]() | |
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами | |
Несмотря на то, что у большинст... |
![]() | |
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги | |
Родители маленьких детей со мной согласят... |
![]() | |
Front. Aging Neurosci: Поведение в новом пространстве может подсветить деменцию | |
Пространственная навигация — способ... |
![]() | |
Obesity: Физическая активность по вечерам снижает уровень сахара в крови | |
Согласно новому исследованию, опубликованному ... |
![]() | |
EHJ-CI: Нарушенный кровоток может повредить стенку расширенной аорты | |
Аномальный кровоток в аорте связан с ... |