Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill crearon y utilizaron por primera vez un vehículo a nanoescala hecho de ADN para entregar una herramienta de edición de genes CRISPR-Cas9 en células tanto en cultivo celular como en un animalmodelo.
El sistema CRISPR-Cas, que se encuentra en bacterias y arqueas, protege a las bacterias de los invasores como los virus. Lo hace creando pequeñas cadenas de ARN llamadas ARN CRISPR, que coinciden con las secuencias de ADN específicas de un invasor dado. Cuando esos CRISPRLos ARN encuentran una coincidencia, liberan proteínas Cas9 que cortan el ADN. En los últimos años, el sistema CRISPR-Cas ha atraído una gran atención en la comunidad de investigación por su potencial uso como herramienta de edición de genes, con la identificación del ARN CRISPRla porción objetivo del ADN relevante y la proteína Cas que lo divide.
Pero para que Cas9 haga su trabajo, primero debe encontrar su camino hacia la célula. Este trabajo se centró en demostrar el potencial de un nuevo vehículo para introducir directamente el complejo CRISPR-Cas9, toda la herramienta de edición de genes, enUna célula.
"Tradicionalmente, los investigadores entregan el ADN en una célula objetivo para producir el ARN CRISPR y Cas9 dentro de la célula misma, pero eso limita el control sobre su dosificación", dice Chase Beisel, coautor principal del artículo y profesor asistente enel departamento de ingeniería química y biomolecular en NC State. "Al entregar directamente la proteína Cas9, en lugar de convertir la célula en una fábrica de Cas9, podemos asegurarnos de que la célula reciba el sistema de edición activo y puede reducir los problemas con la edición no deseada".
"Nuestro mecanismo de entrega se asemeja a una bola de hilo o ovillo, por eso lo llamamos nanoclew", dice Zhen Gu, coautor principal del artículo y profesor asistente en el programa conjunto de ingeniería biomédica en NC State y UNC-CH. "Debido a que la nanoclew está hecha de un material a base de ADN, es altamente biocompatible. También se autoensambla, lo que facilita su personalización".
Las nanoclews están formadas por una sola cadena de ADN fuertemente enrollada. El ADN está diseñado para complementar parcialmente el ARN CRISPR relevante que transportará, permitiendo el complejo CRISPR-Cas9, un ARN CRISPR unido a una proteína Cas9.para unirse libremente a la nanoclew. "Múltiples complejos CRISPR-Cas se pueden unir a una sola nanoclew", dice Wujin Sun, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el laboratorio de Gu.
Cuando la nanoclew entra en contacto con una célula, la célula absorbe la nanoclew por completo, tragándola y envolviéndola en una vaina protectora llamada endosoma. Pero las nanoclew están recubiertas con un polímero con carga positiva que descompone el endosoma,liberando la nanoclew dentro de la célula. Los complejos CRISPR-Cas9 pueden liberarse de la nanoclew para llegar al núcleo. Y una vez que un complejo CRISPR-Cas9 llega al núcleo, comienza la edición de genes.
Para probar el sistema de administración de nanoclew CRISPR-Cas, los investigadores trataron cultivos de células cancerosas y tumores en ratones. Las células cancerosas relevantes habían sido modificadas para expresar una proteína fluorescente. En resumen, brillaron. Los ARN CRISPR en las nanoclews fueron diseñadospara apuntar al ADN en la célula cancerosa que era responsable de producir las proteínas fluorescentes. Si el brillo se detenía, las nanoclews funcionaban.
"Y funcionaron. Más de un tercio de las células cancerosas dejaron de expresar la proteína fluorescente", dice Beisel.
"Este estudio es una prueba de concepto, y se necesita hacer trabajo adicional, pero es muy prometedor", dice Gu.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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