Сегодня исследовательская группа под руководством UCLA сообщает, что она разработала новый метод безопасной, быстрой и экономичной доставки ДНК в стволовые и иммунные клетки. Метод, описанный в журнале Трудов Национальной академии наук , может дать ученым новый инструмент для производства генной терапии. для людей с раком, генетическими нарушениями и заболеваниями крови.
Со-старший автор исследования – Пол Вайс, UCLA заслуженный профессор химии и биохимии, биоинженерии, материаловедения и инженерии. «Мы выясняем, как эффективно, безопасно и экономично внедрить инструменты редактирования генов в клетки», – сказал он. «Мы хотим, чтобы они попали в огромное количество клеток без использования вирусов, электрошоковой обработки или химикатов, которые разорвут мембрану и убьют многие клетки, и наши результаты пока обнадеживающие».
В современной практике клетки, используемые для генетической терапии, отправляются в специализированные лаборатории, на создание которых может потребоваться до двух месяцев. И эти методы лечения дороги: один режим для одного пациента может стоить сотни тысяч долларов.
«Мы надеемся, что в будущем наш метод можно будет использовать для подготовки процедур, которые можно проводить у постели больного», – сказал Вейсс.
Этот метод можно использовать с CRISPR, техникой генной инженерии, которая позволяет редактировать ДНК с удивительной точностью. Тем не менее, использование CRISPR эффективно, безопасно и экономно в медицинской терапии оказалось проблемой – один из этих новых методов может быть в состоянии решить.
В методе используются высокочастотные акустические волны в сочетании с миллионами клеток, которые проходят через «акустофлюидное устройство» в жидкости для культивирования клеток. Устройство было изобретено исследовательской группой как часть исследования; внутри него находятся крошечные динамики, которые преобразуют электрические сигналы в механические вибрации, которые используются для манипулирования клетками.
Эта процедура открывает поры вдоль клеточных мембран, которые позволяют ДНК и другим биологическим грузам проникать в клетки, и это позволяет исследователям вставлять груз без риска повреждения клеток путем непосредственного контакта с ними
Д-р. Стивен Джонас, со-старший автор исследования и клинический инструктор UCLA по педиатрии, сравнил способность звуковых волн перемещать клетки к ощущениям, когда зрители действительно чувствуют звук на концерте.
«В концертном зале вы можете почувствовать бас – и если вы можете почувствовать звук, то ячейка может почувствовать акустическую волну», – сказал он. Джонас, член Калифорнийского института наносистем в Калифорнийском университете, Универсального центра рака им. Джонссона в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, а также Центра исследований регенеративной медицины и стволовых клеток Элай и Эдит в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. «Мы можем создать акустические волны, чтобы направлять клетки по мере необходимости».
нити ДНК, называемые плазмидами, попадают в клетки крови человека и кроветворные стволовые клетки, предназначенные специально для лабораторных исследований, и прокачивают миллионы таких клеток через акустофлюидное устройство. Оказавшись внутри клетки, плазмиду можно превратить в белок, который может отсутствовать или повреждаться, или он может дать клетке новые возможности.
«В сочетании с новыми подходами к редактированию генов, этот метод позволяет нам исправить последовательность ДНК, которая неправильно кодируется при заболевании», – сказал Вайсс, который также является членом CNSI.
Плазмиды, используемые в качестве шаблонов для редактирования генов, могут вносить исправления, поскольку они имеют правильную кодированную последовательность для желаемой белок, объяснил он.
Ведущий автор Джейсон Беллинг, аспирант Калифорнийского университета в области химии и биохимии, был в состоянии вставить плазмиды в модельные клетки, используемые для тестирования около 60% времени, без использования каких-либо химических и физические процедуры.
«Жизнеспособность очень высока по сравнению с другими методами, – сказал Вайс». но мы все еще хотим повысить эффективность и работаем над этим. “
Джонас, чей опыт в лечении рака у детей и заболеваний крови, сказал, что исследование может принести пользу взрослым и детям, страдающим раком, нарушениями иммунной системы и генетическими заболеваниями.
«Если роды работают, и, похоже, это исследование является важным шагом на пути более широкого распространения новых методов лечения для пациентов, которые в них нуждаются», – сказал Йонас. , «Традиционно мы лечили рак химиотерапией, хирургическим вмешательством, радиацией и трансплантацией костного мозга. Сейчас мы находимся в удивительной эпохе медицины, где мы можем использовать различные виды генной терапии, которая может тренировать иммунную систему для борьбы с раком».
Джонас сказал, что некоторые существующие методы лечения могут взять Т-клетки пациента и адаптировать их с геном, который кодирует для рецептора, который позволяет ему нацеливаться на рак.
«Мы хотим быть службой доставки это доставляет эти терапевтические пакеты в клетки “, сказал он. «Я хочу лечить своих пациентов клетками, которые сконструированы таким образом».
Для Техника, которая приведет к эффективному лечению заболеваний, должна позволить врачам обрабатывать по крайней мере пару сотен миллионов клеток, а в некоторых случаях миллиарды клеток, безопасно, быстро и экономически эффективно для каждого пациента
Новый подход все еще является предметом исследования и недоступен для лечения пациентов-людей.
Другими соавторами исследования являются профессор Университета Дьюк Тони Хуанг, пионер акустофлюидики и выпускник UCLA; Д-р Стивен Янг, выдающийся профессор медицины и генетики человека в Медицинской школе им. Дэвида Геффена в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе; и доктор Сатиро Де Оливейра, доцент педиатрии UCLA.