Генная терапия уже творит настоящие чудеса: она оказывает помощь при серповидноклеточной анемии, лейкемии и других серьезных заболеваниях крови. Однако у нее есть одна значительная проблема — доставка.
Чтобы ввести необходимый ген в клетки пациента, специалисты чаще всего применяют модифицированные вирусы. Они оказывают эффект, но также могут быть небезопасны: у некоторых пациентов вирусные векторы вызывают воспалительные реакции, опасные иммунные реакции и даже вторичные опухоли. Исследования показывают, что вирус, встраиваясь в геном, порой повреждает гены, которые подавляют агрессивный рост опухолей, и клетка начинает бесконтрольно делиться — то есть, становится злокачественной. Специалисты Мичиганского университета предложили альтернативу — белковые наночастицы, которые доставляют генетический материал без использования вирусов.
«Существует множество заболеваний, при которых какой-либо белок отсутствует или не функционирует из-за одной мутации, и мы можем это исправить, введя новый ген, — поясняет руководитель исследования, профессор химической инженерии Йорг Лаханн. — Обычно для этого применяются вирусы, но они могут быть токсичны и активировать иммунные клетки. Поэтому в нашей области активно ищут замену вирусам».
В экспериментах команда заставила человеческие клетки печени, почек и иммунной системы светиться зеленым, доставив в них ген зеленого флуоресцентного белка с помощью наночастиц. Частицы изготавливаются методом электрогидродинамического распыления: смесь белка и ДНК (или РНК) в воде выбрасывается из шприца под действием электрического поля, вода при этом мгновенно испаряется, а белок конденсируется вокруг генетического материала. Оболочка частиц сделана из сывороточного альбумина — белка, который присутствует в крови, что снижает риск воспалительной реакции.
Когда клетка поглощает такую наночастицу, она попадает в эндосому — внутриклеточный «пузырек» для переваривания. В процессе расщепления оболочки возникает дисбаланс зарядов, вода устремляется внутрь, эндосома разрывается — и генетический материал освобождается.
Основное преимущество данного метода — безопасность. Кольцевая ДНК или РНК не интегрируется в геном пациента, а значит, не нарушает существующие гены и не может спровоцировать рак. Однако эффект временный: мРНК функционирует несколько дней, плазмидная ДНК — несколько месяцев. Но эту проблему можно решить «бустерными» дозами или загрузкой наночастиц системой CRISPR-Cas9, которая может аккуратно встраивать гены в геном — гораздо более точным образом, чем вирусы.
Пока этот эксперимент лишь демонстрирует, что предложенная учеными концепция работает. Впереди — испытания с терапевтическими генами и оценка возможных побочных эффектов. Но сама идея заменить вирусный «транспорт» на белковый указывает на то, что генная терапия в ближайшем будущем может стать более доступной и значительно безопаснее.
Фото: hi-tech.mail.ru