Genska terapija može efikasno lečiti različite bolesti, ali za neka iscrpljujuća stanja poput mišićne distrofije postoji veliki problem: veličina. Geni koji su nefunkcionalni kod mišićnih distrofija su često izuzetno veliki, a trenutne metode isporuke ne mogu preneti tako značajna genetska opterećenja u telo.
Nova tehnologija, nazvana „StitchR“, prevazilazi ovu prepreku isporukom dve polovine gena odvojeno; Kada jednom uđu u ćeliju, oba segmenta DNK generišu mesindžer RNK (mRNK) koje se neprimetno spajaju kako bi obnovile ekspresiju proteina koji nedostaje ili je neaktivan u bolesti.
Objavljeno u časopisu Nauka, StitchR – skraćenica od „stitch RNA“ – vratio je ekspresiju velikih terapeutskih mišićnih proteina na normalne nivoe u dva različita životinjska modela mišićne distrofije. StitchR je omogućio ekspresiju proteina Disferlin, koji nedostaje kod osoba sa mišićnom distrofijom pojasa ekstremiteta tipa 2B/R2, kao i proteina Distrophin, koji je odsutan kod pacijenata sa Duchenne-ovom mišićnom distrofijom.
Duchenneova mišićna distrofija je najčešći oblik mišićne distrofije sa ranim početkom; mnogi dečaci postaju vezani za invalidska kolica u tinejdžerskim godinama i umiru u dvadesetim. Ljudi sa mišićnom distrofijom pojasa ekstremiteta doživljavaju slabost i iscrpljenost u mišićima ramena, kuka i butina, i često imaju poteškoća da stoje, kreću se i obavljaju svakodnevne zadatke.
„Genska terapija je moćno sredstvo za isporuku zdrave kopije gena nazad u ćelije pacijenta radi ispravljanja genetskih bolesti, ali vektori koji se koriste za isporuku ovih informacija su mali, što je do sada onemogućavalo njihovu upotrebu za lečenje čitavog niza bolesti uzrokovanih mutacije u velikim genima“, rekao je dr Daglas M. Anderson, vodeći autor studije i docent medicine na Institutu za kardiovaskularna istraživanja Aab na Univerzitetu u Medicinska i stomatološka škola u Ročesteru (SMD).
„Umesto da isporučujemo ceo gen u jednom vektoru, što nije moguće, razvili smo efikasan dualni vektorski sistem gde se dve polovine gena isporučuju odvojeno, ali se spajaju da bi rekonstituisale veliku mRNK u zahvaćenim tkivima.
Tehnologija je prvi put nastala iz slučajnog zapažanja napravljenog u laboratoriji pre nekoliko godina, da kada su dve odvojene mRNK presečene malim RNK sekvencama zvanim ribozimi, one su postale neprimetno ligirane (spojene) i prevedene u protein pune dužine. Tim je otkrio da kada ribozimi cepaju ili seku RNK, ostavljaju krajeve koji su prepoznati prirodnim putem popravke.
„Slično kao kada se CRISPR enzimi koriste za sečenje DNK, CRISPR enzimi su samo makaze, a prirodni enzimi za popravku ćelije spajaju DNK zajedno“, primetio je Anderson, koji je takođe član Centra za Univerzitet u Ročesteru. RNA Biologi.
„Mislimo da se nešto slično dešava ovde, ali za RNK. Ribozimi deluju kao makaze i prirodni putevi ćelijske popravke su u stanju da spoje dve RNK. proces može biti tako efikasan.“
Laboratorija je optimizovala efikasnost procesa (preko 900 puta od njihovih početnih eksperimenata) i prilagodila tehnologiju u moćan mehanizam isporuke gena.
Kada se dve polovine velikog terapeutskog gena kodiraju u vektore adeno-asociranog virusa (AAV), koji su najčešće korišćeni vektori za gensku terapiju jer su bezbedni i ne izazivaju bolest kod ljudi, ribozimi preseku krajeve mRNK i one se zatim spajaju, formirajući jednu, bešavnu mRNK sposobnu da proizvodi protein u željenom tkivu.
Istraživački tim, uključujući prvog autora Šona Lindlija, koji je nedavno doktorirao. iz Andersonove laboratorije, otkrili su da se ušivene mRNK ponašaju u suštini na isti način kao i njihovi prirodni kolege pune dužine, efikasno prevodeći genetske informacije u funkcionalne proteine.
Samocepajući ribozimi, koji su neophodni za aktivnost StitchR-a, prirodno se nalaze u celom životinjskom carstvu i sastoje se od različitih porodica, koje pokazuju različite aktivnosti cepanja. Nakon testiranja brojnih porodica i sekvenci ribozima, na kraju su identifikovali formulu koja je dovela do visokog nivoa proizvodnje proteina i približila se nivoima postignutim genima eksprimiranim iz samo jednog vektora.
„Doug je izuzetno kreativan i orijentisan na detalje, a činjenica da je razradio kako dva različita dela iRNK mogu da pronađu jedan drugog u ćeliji i da se besprekorno spoje da bi se stvorila funkcionalna mRNA je zaista uzbudljiva“, rekla je dr Lin E. Makvat. .D., direktor UR Centra za biologiju RNK.
„Koncept zvuči jednostavno, ali ovo je zahtevalo značajan rad na klupi kako bi se optimizovali uključeni molekuli, osigurali da su stabilni u ćelijama i proces bio što efikasniji.
Prema Andersonu, StitchR se može spojiti sa mnogo različitih tipova vektora koji se koriste za isporuku ili ekspresiju gena u ćelijama i čini se da efikasno radi sa bilo kojom sekvencom mRNA, otvarajući vrata za njegovu upotrebu u širokom spektru bolesti i aplikacija .
„StitchR je u ovom trenutku zaista plug and plai. Zahtevi za sekvencu za StitchR su minimalni, a mi smo ovo sada testirali sa mnogo različitih gena i sekvenci“, rekao je on.
Još jedna karakteristika ove tehnologije je da se proizvodi samo protein pune dužine.
„Drugi dualni vektorski pristupi su bili u razvoju decenijama, ali su bili opterećeni nedostatkom efikasnosti i proizvodnjom proizvoda manje od pune dužine. Pošto se StitchR javlja na nivou RNK, možemo da kontrolišemo i obezbedimo da samo puna dužina Dobija se proteinski proizvod Ovo razlikuje StitchR od drugih tehnologija dualnog vektora, na primer inteina, tehnologije ligiranja proteina, koja može biti efikasna, ali zahteva ekspresiju manjih fragmenata proteina koji mogu imati. nepoznati efekti u ćeliji“, dodao je Anderson.
„Bio je dug, ali ispunjavajući proces prelaska od inicijalnog posmatranja istraživanja do terapijske primene, ali to je uvek bio glavni cilj naše laboratorije, i mislim da je obećanje osnovnog istraživanja. Sa StitchR-om i drugim alatima radimo na lečenju za neke od najizraženijih genetskih bolesti na planeti, od kojih mnoge nemaju trenutne tretmane ili lekove“, rekao je Anderson.
Laboratorija je sada u procesu formiranja saradnje sa drugim istraživačkim laboratorijama i generisanja StitchR vektora za lečenje brojnih bolesti uzrokovanih velikim genima, kojih ima na hiljade.
