Российские учёные создали микрокапсулы для доставки генетического материала в редактируемую клетку

Для доставки генетического материала внутрь клеток предложено использовать полимерные и гибридные микрокапсулы, покрытые наноразмерным слоем кремния.

Учёные из Томского политехнического университета совместно с коллегами из Санкт-Петербурга, Гамбурга и Лондона впервые показали, что полимерные и гибридные микрокапсулы с покрытиями из наноразмерного слоя двуокиси кремния могут с высокой эффективностью применяться при редактировании генома с использованием технологии CRISPR-Cas9.

Разработка позволит существенно упростить процедуру редактирования генома и повысить её эффективность. Благодаря этому в будущем врачи смогут бороться с ранее неизлечимыми наследственными заболеваниями. 

Напомним, что CRISPR-Cas9 — это революционная технология редактирования генома, обладающая огромным потенциалом для исследований, а также для клинического применения.

Основное преимущество этого метода заключается в том, что он гораздо дешевле, проще и быстрее по сравнению с существовавшими до тех пор технологиями редактирования генома —TALEN и ZFN. Следовательно, в перспективе новую систему будет гораздо легче внедрить в клиническую практику и использовать для лечения многих заболеваний.

Однако в этой области существуют серьёзные препятствия, которые мешают технологии CRISPR-Cas9, а также TALEN и ZFN, получить широкое применение в медицине. И главная из этих проблем — безопасная и эффективная доставка генетического материала в редактируемую клетку.

"Существующие методы доставки отличаются высокой степенью токсичности. При их использовани какая-то часть редактируемых клеток погибает. К примеру, при доставке биоматериала методом электропорации выживают только 40-50% клеток",— рассказывает один из главных авторов научной статьи Александр Тимин.

Учёные решили использовать для доставки генетического материала внутрь клеток полимерные и гибридные микрокапсулы с покрытиями из наноразмерного слоя кремния (SiO2).

Размер таких капсул составляет 2-2,5 микрометра (мкм). В них загружается генетический материал (биологически активные вещества) — миРНК, мРНК и плазмиды ДНК. Далее эти капсулы доставляются к редактируемой клетке. Она поглощает их путём макропиноцитоза — процесса, при котором клетки захватывают относительно крупные частицы. Таким образом микрокапсула оказывается в цитоплазме клетки и там высвобождает своё содержимое. А её оболочка при этом постепенно растворяется.

"Эффективность доставки с помощью наших микрокапсул достигается за счёт низкой токсичности. Проведённое нами исследование показало, что более 90% клеток выживают после трансфекции. Процент отредактированных клеток стал значительно выше в сравнении с тем, когда для трансфекции применялись липосомы",— резюмирует Александр Тимин.

В научной статье, опубликованной в издании Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, отмечается, что новые микрокапсулы представляют собой перспективные векторы для доставки инструментов редактирования генома.

Следующим этапом, по словам учёных, станет применение технологии CRISPR-Cas9 с использованием микрокапсул для доставки генетического материала уже в исследованиях in vivo, то есть на живом материале.

Источник