Os cientistas tornaram o crispr três vezes útil

• Máquinas de edição de genes CRISPR podem mudar o medicamento, mas é difícil entrar em tecidos e células relacionadas à doença
• O novo sistema de distribuição carrega máquinas CRISPR nas partículas nanopárticas dentro do ácido esférico (SNA)
• As células das refeições reduziram a toxicidade em comparação com a capacidade de edição de genes e o sistema de distribuição atual

O CRISPR tem a enorme promessa de revolucionar o medicamento, com o poder de reescrever a base de inúmeras doenças. Mas os cientistas não podem fazer sua promessa às suas máquinas de edição genética, de maneira segura e eficiente, células e tecidos relacionados.

Agora, os químicos da Northwest University lançaram um novo tipo de estrutura nano, que melhora drasticamente a distribuição do CRISPR e expande o objetivo de seu uso.

As partículas de nano lipit são chamadas de ácidos nucleicos esféricos (LNP-SNA) com um conjunto completo de enzimas CRISPR de edição de equipamentos-Cas9, RNA guia e DNA reparando a densa e densa de elenco-tNA da concha de segurança. Esse revestimento de DNA não apenas salva sua carga, mas também determina que o LNP-SNA viaja com órgãos e tecidos e facilita a entrada das células.

Em testes de laboratório em vários tipos de células humanas e animais, o LNP-SNA entrou nas células até três vezes mais do que a entrega padrão de batom usada para vacinas de Covid-19, o que causou muita toxicidade e aumento do desempenho de edição genética. As novas estruturas de nano melhoraram a taxa de sucesso de reparos precisos de DNA para mais de 60% em comparação com os métodos atuais.

Este estudo foi publicado em 5 de setembro As atividades da Academia Nacional de Ciências.

Este estudo leva a medicamentos genéticos seguros e confiáveis ​​e sublinha a importância de como determinar sua energia – apenas seus materiais – seus materiais. Essa estrutura política refere -se à nanomedicite, que é o bate -papo do noroeste A. Mirgin e seus colegas são um campo pioneiro e são seguidos por centenas de pesquisadores em todo o mundo.

“O CRISPR é uma ferramenta incrivelmente poderosa, que pode ajustar os defeitos nos genes, mesmo para reduzir a doença e eliminar a doença”, disse Mirgin, que lidera o novo estudo. .

Professor George P. Ratman é; Professor de Engenharia de Química e Biologia, engenharia biomédica e ciência de produtos e engenharia na McCormic School of Engineering; Professor de Medicina na Finnerg School of Medicine; Diretor Gerente do Instituto Internacional de Nano Technology; E Robert H. Luri é membro do Centro de Câncer Abrangente.

Crispr requer um passeio

Quando as máquinas CRISPR atingirem sua meta dentro de uma célula, ela pode desativar os genes, ajustar as mutações, adicionar novas funções e assim por diante. Mas as máquinas CRISPR não podem entrar automaticamente células. Isso sempre requer um veículo de entrega.

Atualmente, os cientistas geralmente usam embarcações de vírus e nanopartamentos lipídicos (LNP) para desempenhar essa função. Naturalmente, é bom espreitar nas células, os vírus são eficientes, mas podem causar uma resposta imune ao corpo humano, levando a efeitos colaterais dolorosos ou perigosos. Os LNPs, por outro lado, são seguros, mas incompetentes. Eles estão presos em endossomos ou caixas dentro da célula, onde não podem liberar seu inventário.

“Uma parte das máquinas Crispr realmente a coloca na célula e até uma pequena parte do feto”, disse Mirgin. “Outra estratégia é que a remoção das células do corpo, injetando os componentes do CRISPR e depois colocando as células de volta na célula. Como você pensava, era muito ineficiente e prático”.

Táxi portado de DNA

Para superar essa proibição, o grupo de Mirkin retornou aos SNAs, que eram universais – mais do que as formas lineares de DNA e RNA foram descobertas anteriormente no laboratório de Mirgin, no noroeste. O material gene esférico envolve o centro de uma nano -partículas que podem ser preenchidas com carga. Cerca de 50 diâmetro de nanômetro, pequenas estruturas têm uma capacidade comprovada de entrar nas células para distribuição de alvo. Sete tratamentos baseados em SNA já estão em exame médico humano, incluindo o ensaio clínico de fase 2 de fase 2 do câncer de células Merkel, desenvolvido pela terapia com pontos de flash, o início da tecnologia de biotecnologia de nível médico.

No novo estudo, o grupo Mirgin carregava as máquinas CRSPR com núcleo LNP. Em seguida, eles decoraram a superfície das partículas com uma densa camada das fibras curtas do DNA. Como o DNA pode se comunicar com os receptores de superfície de uma célula, as células absorvem facilmente os SNAs. O DNA também pode ser projetado com cenas que visam tipos específicos de células, o que torna a distribuição mais selecionada.

“Mudanças simples na estrutura de partículas podem mudar drasticamente o quanto a célula a leva”, disse Mirgin. “A estrutura do SNA é reconhecida por quase todas as células; portanto, as células tomam ativamente o SNA e as absorvem rapidamente”.

Desempenho aumentado em todo o quadro

Depois de integrar com sucesso o LNP-SNA com carga CRISPR, Mirgin e seu grupo os incluíram em culturas celulares, incluindo células da pele, glóbulos brancos, células-tronco da medula óssea humana e células renais humanas.

Mais tarde, o grupo cuidou de vários fatores principais: quão efetivamente as células estavam nas partículas, as partículas eram tóxicas para as células e as partículas foram fornecidas com sucesso um gene. Eles também analisaram o DNA das células para determinar se o CRISPR havia criado correções genéticas desejadas. Em cada categoria, o computador demonstrou sua capacidade de fornecer com sucesso máquinas CRISPR e implementar mudanças genéticas complexas.

Em seguida, Mirgin planeja verificar o sistema em muitas amostras de doenças vivos. Como o site é modular, os pesquisadores podem alterá -lo para uma ampla gama de sistemas e aplicações de tratamento. A terapia flash-out biotecnologia do noroeste da biotecnologia é comercializada com o objetivo de mover a tecnologia para exames médicos.

“O CRISPR pode mudar todo o campo médico”, disse Mirgin. “Mas como projetamos um veículo de entrega é tão importante quanto as ferramentas genéticas. Ao se casar com duas poderosas tecnologias de biópsia – CRISPR e SNAS -, criamos uma estratégia que pode abrir toda a capacidade terapêutica do CRISPR”.

“Uma estratégia comum de edição de genes usando” nano partículas de lipit da CRISPR usando ácidos esféricos “, o Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea (prêmio nº FA9550-2-1-0300), National Science Foundation (prêmio nº TMR-2428112) e Edgarh et. Apoiados por Bakrock.