Genų redagavimo kelias: nuo idėjos iki ląstelės
Kai virusas tampa sąjungininku
Jau sukurta nemažai skirtingų CRISPR-Cas genų redagavimo įrankių, kurie gali būti naudojami laboratorijoje norint pakeisti DNR ar RNR sekas ląstelėse. Vis dėlto į ląsteles šiems įrankiams patekti nėra lengva. Ir čia atsiranda vienas svarbiausių iššūkių: kaip saugiai ir efektyviai pristatyti juos į ląsteles? Gali skambėti netikėtai, tačiau į pagalbą mokslininkai dažnai pasitelkia virusus. Nors įprastai jie siejami su ligomis, laboratorijose virusus galima pakeisti taip, kad nebekeltų pavojaus žmogaus sveikatai. Tokie modifikuoti virusiniai vektoriai padeda genų redagavimo įrankiams patekti tiksliai ten, kur reikia, ir atlikti savo užduotį.
Nevirusiniai vektoriai: lipidinės nanodalelės
Palyginus su virusiniais vektoriais, iš lipidų pagamintos nanodalelės (LNPs) yra saugesnės ir pigesnės. Šie transportiniai vektoriai pasižymi tuo, kad yra biologiškai skaidomi, nesukelia neigiamo imuninio atsako, galima lengvai keisti jų dydį ir sudėtį. LNPs naudojamos vaistų pristatymui jau kelis dešimtmečius. Pastaraisiais metais LNP komponentai buvo optimizuoti efektyviam genetinių įrankių pristatymui į ląsteles. Mes kuriame LNPs, įkvėptas apvalkalėtų virusų lipidų sudėties. Jas sudaro sintetiniai jonizuoti arba jonizuojami lipidai, kurie reikalingi DNR kompleksavimui ir endosomų išlaisvinimui. LNPs taip pat sudaro natūralūs ir sintetiniai pagalbiniai lipidų rinkiniai, palaikantys šių nanodalelių struktūrą ir jas stabilizuojantys. Cholesterolis ir PEG-lipidai reikalingi LNPs stabilumui, susiliejimui ir cirkuliacijai pagerinti. Keičiant lipidinių nanodalelių struktūrą ir sudėtį, galima sukurti skirtingų savybių lipidų nanodaleles, kurios efektyviai perneša genus į skirtingus audinius.
Nuo laboratorijos iki paciento
Genų redagavimo įrankiai atveria naujas galimybes gydyti genetines ligas, kurių iki šiol nebuvo įmanoma įveikti arba jos buvo gydomos tik simptomus palengvinančiais vaistais, nepašalinant ligos priežasties. Klinikiniam naudojimui jau patvirtinta pirmoji CRISPR-Cas terapija – Casgevy, skirta pjautuvinės anemijos ir beta talasemijos gydymui. Nuo CRISPR atradimo iki pirmosios sėkmingos terapijos prireikė vos 11 metų – tai nepaprastai trumpas laikas mokslo istorijoje. Tačiau daugeliui kitų genų redagavimo terapijų dar tenka įveikti sudėtingus iššūkius: nuo griežtų reguliavimo reikalavimų iki klausimų dėl procedūrų saugumo, tikslumo ir ilgalaikio efektyvumo. Kiekviena potenciali terapija turi praeiti išsamius ikiklinikinius ir klinikinius tyrimus, kuriuose kruopščiai vertinama, ar galima saugiai ir veiksmingai taisyti (redaguoti) su tiriama liga susijusias DNR mutacijas žmogaus genome, nepažeidžiant kitų sričių. Nepaisant iššūkių, genų redagavimo technologijų pažanga jau atveria duris į personalizuotą mediciną.
Kaip redaguojami genai laboratorijoje ir kaip nauji metodai pritaikomi gydymui, daugiau sužinosite Mokslo festivalio „Erdvėlaivis Žemė“ metu, apsilankę paskaitoje „Genų redagavimo kelias: nuo idėjos iki ląstelės“ rugsėjo 17 d. 10 val. VU Gyvybės mokslų centro R402 auditorijoje (Saulėtekio al. 7, Vilnius; būtina registracija).
Neringa Daugelavičienė, dr. Simonas Kutanovas, Modestas Mažerimas, Eimina Dirvelytė
Komentarai