Virusni vektori imaju veliki potencijal za uređivanje gena i gensku terapiju, ali postoji hitna potreba da se razviju metode kontrole kvaliteta kako bi se minimizirali potencijalni neželjeni efekti na pacijente. Rešavajući ovo, istraživači iz Japana su razvili pristup zasnovan na nanosensingu koji može razlikovati funkcionalne i neispravne virusne vektore na nivou jedne čestice. Ova zgodna i jeftina tehnika će nas, nadamo se, dovesti korak bliže napredovanju u lečenju genetskih poremećaja.
Tokom poslednjih nekoliko decenija, došlo je do značajnog napretka u tehnologijama genetske manipulacije, što nas dovodi bliže tački gde se geni mogu modifikovati in vivo. Takvi alati bi otvorili put genskoj terapiji, uvodeći novu eru u medicini. Do sada, najperspektivnije strategije za gensku terapiju uključuju korišćenje postojeće molekularne mašinerije pronađene u virusima.
Konkretno, vektori adeno-asociranog virusa (AAV) nedavno su privukli značajnu pažnju naučne zajednice, s obzirom na njihov potencijal da služe kao vakcine nukleinske kiseline za bolesti kao što je COVID-19. Međutim, tokom proizvodnje AAV vektora, neke čestice mogu nositi samo delimičnu kopiju predviđenog genoma, dok druge mogu biti prazne. Ovi defektni vektori mogu dovesti do neočekivanih neželjenih efekata, naglašavajući hitnu potrebu za robusnim metodama kontrole kvaliteta u njihovoj proizvodnji.
Rešavajući ovaj izazov, tim istraživača iz Japana je nedavno prijavio novu tehniku nanosensinga za merenje karakteristika virusnog vektora. Njihovi nalazi su predstavljeni u njihovom najnovijem radu, objavljenom na mreži 5. juna 2024. u ACS Nano.
Tim uključuje vanredni profesor Makusu Tsutsui i profesor Tomoji Kavai sa Instituta za naučna i industrijska istraživanja Univerziteta u Osaki; Predavač Akihide Arima sa Instituta za nano-životne sisteme na Univerzitetu Nagoja; Posebno imenovani profesor Ioshinobu Baba sa Instituta za nano-životne sisteme Instituta za inovacije za buduće društvo, Univerzitet Nagoja; Istraživač projekta Mikako Vada, docent Iuji Tsunekava i profesor Takashi Okada, svi sa Instituta za medicinske nauke Univerziteta u Tokiju.
Predloženi pristup uključuje merenje jonske struje koja teče kroz otvor nanopora kada se razlika napona primeni na rastvor koji sadrži AAV. Kada je nanopora neometana, izmerena jonska struja je relativno konstantna. Ali kada virusna čestica prođe kroz nanoporu, protok jona je delimično blokiran na kratko, stvarajući skok ili puls u očitavanju jonske struje.
Zanimljivo, pošto su AAV vektori sa punim genomima teži i malo glomazniji od praznih ili delimično popunjenih vektora, moguće je razlikovati ih dok prolaze kroz nanopore — neispravni vektori proizvode „potpis“ u izmerenoj jonskoj struji koji se primetno razlikuje od vektorima punog genoma.
Tim je ovo potvrdio kroz eksperimente, simulacije konačnih elemenata i teorijske analize. „Dizajniranjem senzora sa optimalnom strukturom, po prvi put smo identifikovali razlike na sub-nanometarskoj skali koje su izvedene iz gena u veličini virusnih vektora“, objašnjava Tsutsui.
Ova tehnika omogućava zgodnu i jeftinu kontrolu kvaliteta AAV vektora, koji se do sada oslanjao na složene metode kao što su masovna fotometrija, transmisiona elektronska mikroskopija i analitičko ultracentrifugiranje.
„Sadašnji rad može revolucionisati medicinu pružanjem alata za pripremu AAV vektora ultra visokog kvaliteta za bezbednu i efikasnu gensku terapiju“, ističe Cunekava. „To može biti ključno u razvoju sistema proizvodnje i prečišćavanja za AAV vektore“, dodaje on.
Štaviše, osim AAV vektora, ovaj pristup obećava proučavanje drugih tipova virusnih vektora, potencijalno otvarajući nove puteve za efikasne genske terapije i unapređujući naše razumevanje virusne biologije. Štaviše, obezbeđivanje visokog kvaliteta klinički korišćenih AAV vektora može omogućiti niže doze za pacijente, čime se minimiziraju neželjeni efekti.
