Bilim adamları, RNA Moleküler İlaçlarını Hücrelere Vermek İçin İnsan Proteininden Yararlanıyor
İnsan vücudunda bulunan bileşenlerden oluşan programlanabilir sistem, gen düzenleme ve diğer moleküler terapötiklerin daha güvenli ve hedefe yönelik sunumuna yönelik bir adımdır.
Araştırmacılar İLE BİRLİKTEMIT’deki McGovern Beyin Araştırmaları Enstitüsü, Howard Hughes Tıp Enstitüsü ve MIT ve Harvard Broad Enstitüsü, hücrelere moleküler terapiler sunmanın yeni bir yolunu geliştirdi. SEND olarak adlandırılan sistem, farklı kapsülleme ve teslim etme için programlanabilir. RNA kargolar. SEND, virüs benzeri parçacıklar oluşturan ve RNA’yı bağlayan vücuttaki doğal proteinleri kullanır ve diğer dağıtım yaklaşımlarından daha az bağışıklık tepkisine neden olabilir.
Yeni dağıtım platformu, hücre modellerinde verimli bir şekilde çalışır ve daha fazla gelişme ile, gen düzenleme ve gen değiştirme için olanlar da dahil olmak üzere çok çeşitli moleküler ilaçlar için yeni bir dağıtım yöntemi sınıfı açabilir. Bu terapötikler için mevcut dağıtım araçları verimsiz olabilir ve hücrelerin genomuna rastgele entegre olabilir ve bazıları istenmeyen bağışıklık reaksiyonlarını uyarabilir. SEND, moleküler tıbbın uygulanması için yeni fırsatlar açabilecek bu sınırlamaların üstesinden gelme sözüne sahiptir.
MIT’den araştırmacılar, MIT’deki McGovern Beyin Araştırmaları Enstitüsü, Howard Hughes Tıp Enstitüsü ve MIT ve Harvard’ın Geniş Enstitüsü, hücrelere moleküler tedaviler sunmanın yeni bir yolunu geliştirdiler. Kredi: McGovern Institute ve Opus Design tarafından Feng Zhang, Rhiannon Macrae ve Broad Institute ile işbirliği içinde üretilmiştir.
CRISPR öncüsü Feng Zhang, çalışmanın kıdemli yazarı, Broad Enstitüsü’nde çekirdek enstitü üyesi, McGovern’de araştırmacı, “Biyomedikal topluluk güçlü moleküler terapötikler geliştiriyor, ancak bunları hücrelere kesin ve verimli bir şekilde ulaştırmak zor” dedi. Enstitüsü ve MIT’de James ve Patricia Poitras Nörobilim Profesörü. “SEND, bu zorlukların üstesinden gelme potansiyeline sahip.” Zhang ayrıca Howard Hughes Tıp Enstitüsü’nde araştırmacı ve MIT’nin Beyin ve Bilişsel Bilimler ve Biyoloji Mühendisliği Bölümlerinde profesördür.
Raporlama Bilim, ekip, GÖNDER’in nasıl yapıldığını açıklar (Sseçmeli Edoğal enhücresel kapsidasyon NSelivery) insan hücreleri tarafından yapılan moleküllerden yararlanır. GÖNDER’in merkezinde, normalde kendi mRNA’sına bağlanan ve çevresinde küresel bir koruyucu kapsül oluşturan PEG10 adı verilen bir protein bulunur. Ekip, yaptıkları çalışmada PEG10’u diğer RNA’ları seçici olarak paketlemek ve teslim etmek için tasarladı. Bilim adamları, hedeflenen genleri düzenlemek için CRISPR-Cas9 gen düzenleme sistemini fare ve insan hücrelerine göndermek için GÖNDER’i kullandılar.
Zhang’ın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan ilk yazar Michael Segel ve ikinci yazar ve laboratuvarda yüksek lisans öğrencisi olan Blake Lash, PEG10’un RNA transfer etme yeteneğinde benzersiz olmadığını söyledi. Segel, “Bu kadar heyecan verici olan da bu,” dedi. “Bu çalışma, insan vücudunda muhtemelen terapötik amaçlar için de kullanılabilecek başka RNA transfer sistemleri olduğunu gösteriyor. Ayrıca, bu proteinlerin doğal rollerinin ne olabileceğine dair gerçekten büyüleyici soruları da gündeme getiriyor.”
İçten ilham
PEG10 proteini insanlarda doğal olarak bulunur ve kendisini milyonlarca yıl önce insan atalarının genomuna entegre eden virüs benzeri bir genetik element olan bir “retrotranspozondan” türetilir. Zamanla, PEG10 vücut tarafından yaşam için önemli olan proteinlerin repertuarının bir parçası olmak üzere seçilmiştir.
Dört yıl önce araştırmacılar, bir başka retrotranspozondan türetilmiş protein olan ARC’nin virüs benzeri yapılar oluşturduğunu ve hücreler arasında RNA transferinde rol oynadığını gösterdiler. Bu çalışmalar, retrotranspozon proteinlerini bir dağıtım platformu olarak tasarlamanın mümkün olabileceğini öne sürse de, bilim adamları bu proteinleri memeli hücrelerinde belirli RNA kargolarını paketlemek ve iletmek için başarılı bir şekilde kullanamadılar.
Bazı retrotranspozon türevli proteinlerin moleküler kargoları bağlayabildiğini ve paketleyebildiğini bilen Zhang’ın ekibi, bu proteinlere olası dağıtım araçları olarak döndü. Koruyucu kapsüller oluşturabilecek proteinler için insan genomundaki bu proteinleri sistematik olarak araştırdılar. Ekip, ilk analizlerinde, bu yeteneğe sahip olabilecek proteinleri kodlayan 48 insan geni buldu. Bunlardan 19 aday protein hem farelerde hem de insanlarda mevcuttu. Ekibin incelediği hücre hattında, PEG10 verimli bir mekik olarak göze çarpıyordu; hücreler, test edilen diğer herhangi bir proteinden önemli ölçüde daha fazla PEG10 partikülü saldı. PEG10 parçacıkları ayrıca çoğunlukla kendi mRNA’larını içeriyordu, bu da PEG10’un spesifik RNA moleküllerini paketleyebileceğini düşündürdü.
Modüler bir sistem geliştirmek
SEND teknolojisini geliştirmek için ekip, PEG10’un mRNA’sında PEG10’un tanıdığı ve mRNA’sını paketlemek için kullandığı moleküler dizileri veya “sinyalleri” tanımladı. Araştırmacılar daha sonra bu sinyalleri hem PEG10’u hem de diğer RNA kargolarını tasarlamak için kullandılar, böylece PEG10 bu RNA’ları seçici olarak paketleyebildi. Daha sonra ekip, PEG10 kapsüllerini, hücrelerin yüzeyinde bulunan ve birleşmelerine yardımcı olan “fusojenler” adı verilen ek proteinlerle süsledi.
Araştırmacılar, PEG10 kapsülleri üzerindeki füzojenleri tasarlayarak, kapsülü belirli bir hücre, doku veya organ türüne hedefleyebilmelidir. Bu amaca yönelik ilk adım olarak ekip, SEND kargosunun teslim edilmesini sağlamak için biri insan vücudunda bulunan olmak üzere iki farklı füzojen kullandı.
Zhang, “SEND sistemindeki farklı bileşenleri karıştırarak ve eşleştirerek, farklı hastalıklar için terapötikler geliştirmek için modüler bir platform sağlayacağına inanıyoruz” dedi.
Gelişen gen tedavisi
SEND, vücutta doğal olarak üretilen proteinlerden oluşur, bu da bir bağışıklık tepkisini tetiklemeyebileceği anlamına gelir. Bu, daha sonraki çalışmalarda gösterilirse, araştırmacılar SEND’in minimum yan etkilerle tekrar tekrar gen terapileri sunma fırsatlarını açabileceğini söylüyorlar. Lash, “SEND teknolojisi, hücrelere gen ve düzenleme terapileri sunma yollarının araç kutusunu daha da genişletmek için viral dağıtım vektörlerini ve lipid nanoparçacıklarını tamamlayacak” dedi.
Daha sonra ekip, SEND’i hayvanlarda test edecek ve çeşitli doku ve hücrelere kargo iletmek için sistemi daha da geliştirecek. Ayrıca SEND platformuna eklenebilecek diğer bileşenleri belirlemek için bu sistemlerin insan vücudundaki doğal çeşitliliğini araştırmaya devam edecekler.
Zhang, “Bu yaklaşımı ileriye taşımaktan heyecan duyuyoruz” dedi. “PEG10’u ve büyük olasılıkla diğer proteinleri, insan vücudunda yeni RNA ve diğer potansiyel tedavileri paketlemek ve iletmek için bir dağıtım yolu tasarlamak için kullanabileceğimizin farkına varmak gerçekten güçlü bir kavram.”
Referans: Michael Segel, Blake Lash, Jingwei Song, Alim Ladha, Catherine C. Liu, Xin Jin, Sergei L. Mekhedov, Rhiannon K. Macrae, Eugene V. Koonin ve Feng Zhang, 20 Ağustos 2021, Bilim.
DOI: 10.1126/science.abg6155
Bu çalışma, MIT’deki Simons Sosyal Beyin Merkezi’nin desteğiyle mümkün oldu; Ulusal Sağlık Enstitüleri Kurum İçi Araştırma Programı; Ulusal Sağlık Enstitüleri 1R01-HG009761 ve 1DP1-HL141201; Howard Hughes Tıp Enstitüsü; Açık Hayırseverlik; G. Harold ve Leila Y. Mathers Yardım Vakfı; Edward Mallinckrodt, Jr. Vakfı; MIT’de Poitras Psikiyatrik Bozukluklar Araştırma Merkezi; MIT’de Hock E. Tan ve K. Lisa Yang Otizm Araştırmaları Merkezi; MIT’de Yang-Tan Moleküler Terapötikler Merkezi; Lisa Yang; Philips ailesi; R. Metcalfe; ve J. ve P. Poitras.
.
Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN