Los científicos del Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson dieron un paso para hacer que la terapia génica sea más práctica al simplificar la forma en que se entregan las instrucciones de edición de genes a las células. Utilizando una nanopartícula de oro en lugar de un virus inactivado, entregaron de manera segura herramientas de edición de genes en el laboratoriomodelos de VIH y trastornos sanguíneos hereditarios, como se informó el 27 de mayo en Materiales de la naturaleza .
Es la primera vez que una nanopartícula de oro cargada con CRISPR se ha utilizado para editar genes en un subconjunto raro pero poderoso de células madre sanguíneas, la fuente de todas las células sanguíneas. La nanopartícula de oro que porta CRISPR condujo a una edición genética exitosa en la sangrecélulas madre sin efectos tóxicos.
"A medida que las terapias génicas se abren paso a través de ensayos clínicos y están disponibles para los pacientes, necesitamos un enfoque más práctico", dijo la autora principal, la Dra. Jennifer Adair, miembro asistente de la División de Investigación Clínica en Fred Hutch, y agregó que los métodos actualesde realizar la terapia génica son inaccesibles para millones de personas en todo el mundo. "Quería encontrar algo más simple, algo que transmitiera pasivamente la edición genética a las células madre sanguíneas".
Si bien CRISPR ha hecho que sea más rápido y fácil entregar con precisión modificaciones genéticas al genoma, aún tiene desafíos. Hacer que las células acepten las herramientas de edición de genes CRISPR implica una pequeña descarga eléctrica que puede dañar e incluso matar las células. Y si es precisose requieren ediciones genéticas, luego se deben diseñar moléculas adicionales para entregarlas, agregando costos y tiempo.
Las nanopartículas de oro son una alternativa prometedora porque la superficie de estas pequeñas esferas alrededor de mil millones del tamaño de un grano de sal de mesa permite que otras moléculas se adhieran fácilmente a ellas y permanezcan adheridas.
"Diseñamos las nanopartículas de oro para cruzar rápidamente la membrana celular, esquivar los orgánulos celulares que buscan destruirlos e ir directamente al núcleo celular para editar genes", dijo el Dr. Reza Shahbazi, un investigador postdoctoral de Fred Hutch que ha trabajado connanopartículas de oro para el suministro de drogas y genes durante siete años.
Shahbazi hizo las partículas de oro a partir de oro de grado de laboratorio que se purifica y se presenta como un líquido en una pequeña botella de laboratorio. Mezcló el oro purificado en una solución que hace que los iones de oro individuales formen pequeñas partículas, que luego midieron los investigadoresdescubrieron que un tamaño particular, de 19 nanómetros de ancho, era lo mejor para ser lo suficientemente grande y pegajoso como para agregar materiales de edición de genes a la superficie de las partículas, sin dejar de ser lo suficientemente pequeño como para que las células los absorbieran.
Empacado en las partículas de oro, el equipo de Fred Hutch agregó estos componentes de edición de genes diagrama disponible :
Luego, los investigadores aislaron las células madre de la sangre con un marcador de proteína en su superficie llamado CD34. Estas células positivas para CD34 contienen las células progenitoras productoras de sangre que dan lugar a toda la sangre y al sistema inmunitario.
"Estas células reponen la sangre en el cuerpo todos los días, lo que las convierte en un buen candidato para la terapia génica única porque durará toda la vida a medida que las células se reemplacen", dijo Adair.
Al observar las células madre de la sangre humana en una placa de laboratorio, los investigadores descubrieron que sus nanopartículas de oro completamente cargadas fueron absorbidas naturalmente por las células dentro de las seis horas posteriores a la adición y dentro de las 24 a 48 horas pudieron ver la edición de genes. Observaron queEl socio de proteína CRISPR Cas12a fue mejor en la entrega de ediciones genéticas muy precisas a las células que el socio de proteína cas9 más comúnmente utilizado
El efecto de edición de genes alcanzó un pico ocho semanas después de que los investigadores inyectaron las células en modelos de ratón; 22 semanas después de la inyección, las células editadas todavía estaban allí. Los investigadores de Fred Hutch también encontraron células editadas en la médula ósea, el bazo y el timo delos modelos de ratones, una señal de que las células sanguíneas en división en esos órganos podrían continuar el tratamiento sin que los ratones tengan que ser tratados nuevamente.
"Creemos que tenemos un buen candidato para dos enfermedades: VIH y hemoglobinopatías, aunque también estamos evaluando otros objetivos de enfermedades en los que pequeños cambios genéticos pueden tener un gran impacto, así como formas de hacer cambios genéticos más grandes", Adair"El siguiente paso es aumentar la cantidad de edición de genes que ocurre en cada célula, lo que definitivamente es factible. Eso lo acercará más a ser una terapia efectiva".
En el estudio, los investigadores informan que entre el 10 y el 20 por ciento de las células realizaron las ediciones genéticas, lo cual es un comienzo prometedor, pero a los investigadores les gustaría apuntar al 50% o más de las células que se están editando, lo que creen que tendráUna buena oportunidad de combatir estas enfermedades.
Adair y Shahbazi están buscando socios comerciales para desarrollar la tecnología en terapias para las personas. Esperan comenzar los ensayos clínicos dentro de unos años.
Además de Adair y Shahbazi, otros coautores son Gabriella Sghia-Hughes, Jack L. Reid, Sara Kubek, Kevin G. Haworth, Olivier Humbert y Hans-Peter Kiem, todos de Fred Hutch. Financiación de Fred Hutch apoyadala investigación, incluido el fondo Evergreen y la Fundación Hartwell, y a través de un premio de estudio piloto de los Centros Cooperativos de Excelencia en Hematología, parte del Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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