Подход предлагает явные преимущества по другим типам генотерапий в настоящее время под следствием, сказал Ричард Тэплин Мур МС ’11, докторант в биоинженерии в UT Даллас. Он – ведущий автор исследования, описывающего новую технику в выпуске 30 января журнала Nucleic Acids Research.
«В других подходах генотерапии терапевтические генетические переданные сообщения могут сохраняться в течение долгого времени в пациенте, потенциально продержавшемся всю жизнь пациента», сказал Мур. «Эта необратимость – одна причина, генотерапии настолько трудные быть одобренными».UT Далласское исследование описывает эксперименты доказательства понятия, в которых гену, несущему инструкции для того, чтобы сделать конкретный белок, приказывают самоликвидироваться однажды клетка, «прочитало» инструкции и сделало определенное количество белка.
В их экспериментах с изолированными человеческими почечными клетками исследовательская группа успешно поставила – и затем разрушила – испытательный ген, который делает красный флуоресцентный белок.Больше исследования необходимо, чтобы определить, ли и как хорошо система могла бы работать в живых организмах; но Мур сказал, что конечная цель должна усовершенствовать метод, чтобы поставить гены, которые производят терапевтические белки или наркотики. Природа системы трансгенеза предлагает больше контроля, сколько белка ген производит в клетках или тканях.
Поскольку это постоянно не изменяет клетку, метод также обходит потенциальные проблемы со здоровьем, которые могут появиться, если ген поставлен неправильному месту в геноме клетки.«Наша цель состояла в том, чтобы создать систему доставки для терапевтических генов, которые будут самоликвидироваться, давая нам больше контроля над поставленной ДНК, ограничивая время, это проживает в клетках», сказал Мур.Расположенный в ядре каждой клетки человека, гены сделаны из ДНК и содержат инструкции для того, чтобы сделать белки. Оборудование в каждой клетке «читает» инструкции и строит те белки, которые тогда выполняют различные функции, должен был выдержать жизнь.
Дефектные или видоизмененные гены могут привести к работе со сбоями или недостающим белкам, приведя к болезни.Генотерапия стремится заменять дефектные гены здоровыми версиями. Как правило, хорошие гены упакованы с механизмом доставки, названным вектором, который транспортирует генетический материал в клетках. С традиционными подходами, однажды в клетке, ген постоянно интегрирует себя в ДНК клетки.
Хотя обещая, у этого типа генотерапии также есть риски. Если терапевтический ген вставлен в неправильное место в ДНК клетки, такой как слишком близкий к связанному с раком гену, процесс мог активировать дополнительные вызывающие болезнь гены, приводящие к пожизненным проблемам со здоровьем для пациента. В то время как много клинических испытаний генотерапии идут в настоящее время полным ходом во всем мире, до настоящего времени Управление по контролю за продуктами и лекарствами не одобрило для продажи человеческого продукта генотерапии в США.
UT Далласские исследователи приблизилось к проблеме с нуля, используя синтетическую биологию. Они объединили гены от коровы, актинии, бактерий и вируса, который заражает насекомых, и устроил гены в векторе доставки. У каждого гена есть определенная функция в ее родном организме, но новая конфигурация позволила тем функциям быть помещенными в новое использование.Например, один из бактериальных генов в векторе содержит инструкции для того, чтобы сделать белок по имени Cas9, который может нарубить и разрушить другие гены.
У бактерий Cas9 помогает бороться со вторгающимися организмами; но в синтетическом векторе, это было спроектировано, чтобы служить самоликвидироваться механизмом, предназначаясь для самого вектора.«Когда мы сначала начали, мы назвали этот проект Невозможной Миссией, и отразить начальную трудность при достижении нашей цели и отразить судьбу сообщений в Миссии Невозможное ТВ и франшиза фильма, где инструкции команде тайных агентов быстро самоликвидируются, будучи прочитанным или слышали», сказал доктор Леонидас Блерис, доцент биоинженерии в UT Даллас и ведущий автор исследования.«В наших экспериментах оборудование клетки ‘читает’ инструкции в векторе, и от этого делает флуоресцентный белок, а также белок, который разрушает сам вектор».Блерис сказал, что техника не только показывает обещание для поставки генов, которые производят терапевтические белки, но также и для защиты интеллектуальной собственности.
«С этим методом фармацевтические компании могли бы быть в состоянии поставить терапевтический вектор и затем нарубить его. Это не может тогда быть восстановлено кем-то еще, кто мог бы хотеть перепроектировать его», сказал Блерис.Мур верит группе UT Далласские студенты для того, чтобы играть ключевую роль в успехе проекта: Алек Спинхирн, Майкл Лай и Саманта Прейссер – все соавторы исследования.
Остающиеся соавторы – доктор И Ли, постдокторский исследователь, и научный сотрудник Тэек Канг.«Мне нравится работать со студентами в лаборатории, которые намного умнее, чем я», сказал Мур. «Они помогли с компьютерными моделированиями и математическим моделированием, и с клонированием и анализом данных.
Они очень мотивированы, и их отношения положительные – это заразно».