DNS-borítás, ami mindent megváltoztat
A Northwestern Egyetem vegyészei most bemutatták az LNP-SNA nevű úttörő nanorészecskéket (lipid nanoparticle spherical nucleic acids), amelyek lényegesen javítják a CRISPR szállítását – és ezzel jelentősen bővítik felhasználási körét is. Ezek az alig 50 nanométer átmérőjű, gömb alakú részecskék egy sűrű, védelmező DNS-burokba csomagolva hordozzák a teljes CRISPR szerkesztő mechanizmust: Cas9 enzimet, vezér-RNS-t és DNS-javító sablont is. A DNS-réteg nemcsak védi a szállított anyagot, hanem meghatározza azt is, hogy a részecskék mely szövetekhez, szervekhez jutnak el, és megkönnyíti a bejutást a sejtekbe.
Laboratóriumi tesztekben az LNP-SNA részecskék háromszor hatékonyabban jutottak be emberi és állati sejtekbe, mint a COVID–19-vakcinákhoz használt elterjedt lipid nanorészecskék. Különösen fontos kiemelni, hogy a toxicitás is jelentősen alacsonyabb volt, miközben a génszerkesztési hatékonyság háromszorosára nőtt. Precíz DNS-javítás esetén pedig a sikerarány több mint 60%-kal javult a hagyományos módszerekhez képest.
A génszerkesztő eszközöket el kell juttatni a sejtekbe
A CRISPR kizárólag úgy tud betegséget okozó géneket kiiktatni, kijavítani vagy új funkciókat bevezetni, ha a célsejt belsejébe jut. Ezt azonban önmagában nem tudja, ezért szállítórendszerre van szüksége. Jelenleg a kutatók főként vírusokat vagy lipid nanorészecskéket használnak erre a célra. Bár a vírusok hatékonyak, immunválaszt váltanak ki, ami súlyos mellékhatásokat okozhat. A lipid részecskék biztonságosabbak, viszont kevésbé képesek bejutni a sejtmagon belülre, ugyanis többnyire az endoszómákban rekednek meg, így csak a szállított eszköz töredéke éri el rendeltetési helyét.
A jelenlegi alternatíva – amikor a sejteket eltávolítják a testből, módosítják, majd visszaültetik – rendkívül lassú és bonyolult eljárás.
A DNS-gömbök mint szuperhatékony taxik
A Northwestern csapata SNAs, vagyis gömb alakú DNS- és RNS-molekulák segítségével oldotta meg a problémát. Ezek képesek nanopartikulum magot körbevenni, amelyben szinte bármilyen „rakomány” elfér. A DNS-réteg továbbá úgy tervezhető meg, hogy meghatározott sejttípusokat célozzon meg, így irányított és szelektív szállítás válik lehetővé.
A jól megtervezett SNA-molekulák bejuttatása szinte minden sejttípusba hatékony, a sejtek aktívan felveszik és gyorsan beépítik őket. Jelenleg már hét SNA-alapú terápia folyik klinikai vizsgálatokban, köztük a Flashpoint Therapeutics által fejlesztett Merkel-sejtes karcinóma elleni szer is.
Minden mérőszámban jobban teljesít
A kutatók különféle sejttípusokban – bőr-, fehérvérsejtek-, csontvelői őssejtek- és vese-sejtekben – tesztelték az LNP-SNA részecskéket. Mérték, mennyire hatékonyan jutnak be a sejtekbe, mennyire károsak, valamint hogy sikerül-e a kívánt gént bejuttatni. Minden tekintetben kiemelkedő hatékonyságot értek el a CRISPR-eszköz célbajuttatásában és a bonyolult genetikai módosításokban.
Az új módszer moduláris, vagyis könnyedén testre szabható különböző rendszerekhez és terápiás alkalmazásokhoz.
Klinikai forradalom küszöbén
A Flashpoint Therapeutics, a Northwestern Egyetem biotechnológiai spin-offja már dolgozik a technológia kereskedelmi bevezetésén, hogy mielőbb klinikai vizsgálatokba kerülhessen. Eredményeik alapján megállapítható, hogy a CRISPR és a gömb alakú DNS-technológia egyesítésével közelebb kerülünk a génszerkesztés teljes értékű orvosi alkalmazásához.
Egyszerű szerkezeti újításokkal nemcsak a szállítórendszerek hatékonysága növelhető, hanem a genetikai gyógyszerek jövője is alapvetően megváltozhat.
