Celulele inginerizate cresc producția vehiculelor pentru livrarea editării genetice
Editarea genetică s-a dovedit a fi o abordare eficientă pentru a viza cauzele genetice ale bolilor, dar livrarea mecanismelor de editare în celulele corecte, într-un mod eficient, sigur și la o scară necesară pentru terapii, rămâne una dintre cele mai mari provocări în domeniu.
Printre cele mai promițătoare vehicule de livrare se numără particulele inginerizate asemănătoare virusurilor, care imită modul în care virusurile pătrund în celulele umane, dar nu conțin gene virale. Aceste particule sunt încărcate cu instrumente de editare genetică și folosite pentru a efectua modificări precise în celulele țintă.
Majoritatea eforturilor de îmbunătățire a acestor particule s-au concentrat pe reproiectarea lor. Un nou studiu condus de Aditya Raguram și tehnicianul de laborator Diana Ly de la Whitehead Institute se concentrează, în schimb, pe celulele umane care le produc. Publicat pe 24 aprilie în Nature Communications, această cercetare introduce o platformă pentru identificarea sistematică a genelor din aceste celule care influențează asamblarea particulelor.
„Putem ingineriza particulele cât dorim, dar dacă nu înțelegem cum celulele producătoare realizează efectiv particulele, suntem limitați în cât de mult putem îmbunătăți producția”, afirmă Raguram.
Întrucât particulele asemănătoare virusurilor sunt asamblate în celule umane cultivate, Ly și colegii săi au efectuat o căutare la nivel genomic pentru a identifica care dintre genele acestor celule au cea mai mare relevanță în procesul de producție.
Ei au creat un pool mare de celule producătoare, în care aproape fiecare gen din genomul uman a fost dezactivat în diverse celule, câte un gen per celulă. Modul în care particulele asemănătoare virusurilor își împachetează sarcina – instrumentele de editare genetică – a însemnat că fiecare particulă a transportat o mică bucată de material genetic care identifica gena dezactivată în celula care a produs-o. Analizând acele etichete genetice în particulele finale, echipa a putut observa care dezactivări de gene au ajutat la producția de particule, care au dăunat și care nu au avut niciun efect.
„O caracteristică surprinzătoare a fost cât de clar căutarea a reușit să evidențieze căi specifice care joacă un rol major în producția acestor particule”, spune Ly.
Un gen remarcabil
Genul a cărui eliminare a crescut cel mai mult producția acționează, în mod normal, ca o frână asupra producției de ARN-uri ghid – bucăți scurte de ARN care direcționează editorii genetici către țintele lor. Când cercetătorii au dezactivat acel gen, celulele producătoare au generat mai multe ARN-uri ghid, iar fiecare particulă a transportat o sarcină funcțională mai mare.
Îmbunătățirea s-a extins și la diferite instrumente de editare genetică și modele de particule: echipa a testat celulele producătoare modificate cu mai multe tipuri de editori genetici și cu alte patru sisteme de vehicule de livrare din alte laboratoare, iar în fiecare caz, celulele inginerizate au produs particule mai bune.
„Deoarece încărcarea ARN-ului ghid este practic universală pentru diferite tipuri de sarcini și particule, această îmbunătățire ar putea fi destul de utilă dincolo de particulele pe care le-am dezvoltat”, afirmă Raguram.
Căutarea a identificat și un grup de gene care au avut un efect mai complicat. Eliminarea acestor gene a crescut producția componentelor proteice ale particulelor, dar a scăzut potența livrării. Totuși, în medii de producție specializate, unde sarcina proteică este ingredientul limitativ, aceleași celule modificate au crescut semnificativ potența.
Extinderea platformei
Laboratorul Raguram își extinde deja platforma de screening în noi direcții, mergând dincolo de simpla dezactivare a unei gene la un moment dat pentru a examina cum alte tipuri de modificări celulare influențează producția de particule. Echipa își împarte liniile de celule inginerizate cu comunitatea de cercetare și colaborează cu alte grupuri pentru a îmbunătăți livrarea instrumentelor de editare genetică în celulele imune, neuroni și alte tipuri de celule importante pentru tratamentul bolilor.
Pentru Raguram, această lucrare ilustrează o problemă mai amplă cu care se confruntă domeniul editării genetice. „Această provocare de livrare este unul dintre ultimele obstacole care limitează cu adevărat aplicarea pe scară largă a tehnologiilor de editare genetică”, afirmă el. „Rezolvarea provocărilor asociate cu producția ar putea apropia particulele asemănătoare virusurilor de utilizarea lor la pacienți.”
Scopul final, spune Ly, este de a utiliza aceste particule pentru a trata bolile genetice.
