Una nueva tecnología que se basa en un virus que infecta a las polillas y los nanoimanes podría usarse para editar genes defectuosos que dan lugar a enfermedades como las células falciformes, la distrofia muscular y la fibrosis quística.
El bioingeniero de la Universidad de Rice, Gang Bao, ha combinado nanopartículas magnéticas con un contenedor viral extraído de una especie particular de polilla para entregar cargas útiles CRISPR / Cas9 que modifican genes en un tejido u órgano específico con control espacial.
Debido a que los campos magnéticos son fáciles de manipular y, a diferencia de la luz, pasan fácilmente a través del tejido, Bao y sus colegas quieren usarlos para controlar la expresión de cargas virales en los tejidos objetivo activando el virus que de otro modo se inactiva en la sangre.
La investigación aparece en Ingeniería biomédica de la naturaleza . En la naturaleza, CRISPR / Cas9 refuerza el sistema inmune de los microbios al registrar el ADN de los invasores. Eso les da a los microbios la capacidad de reconocer y atacar a los invasores que regresan, pero los científicos han estado luchando para adaptar CRISPR / Cas9 para reparar las mutaciones que causan enfermedades genéticasy para manipular ADN en experimentos de laboratorio.
CRISPR / Cas9 tiene el potencial de detener la enfermedad hereditaria, si los científicos pueden llevar la maquinaria de edición del genoma a las células correctas dentro del cuerpo. Pero los obstáculos permanecen, especialmente en la entrega de cargas útiles de edición de genes con alta eficiencia.
Bao dijo que será necesario editar las células en el cuerpo para tratar muchas enfermedades. "Pero entregar eficientemente la maquinaria de edición del genoma en el tejido objetivo del cuerpo con control espacial sigue siendo un desafío importante", dijo Bao. "Incluso si se inyectael vector viral localmente, puede filtrarse a otros tejidos y órganos, y eso podría ser peligroso ".
El vehículo de entrega desarrollado por el grupo de Bao se basa en un virus que infecta a Autographa californica, también conocido como el alfalfa looper, una polilla nativa de América del Norte. El vector de baculovirus cilíndrico BV, la parte del virus que transporta la carga útil, se consideragrande con hasta 60 nanómetros de diámetro y 200-300 nanómetros de longitud. Eso es lo suficientemente grande como para transportar más de 38,000 pares de bases de ADN, que es suficiente para suministrar múltiples unidades de edición de genes a una célula objetivo, dijo Bao.
Dijo que la inspiración para combinar BV y nanopartículas magnéticas provino de conversaciones con el investigador postdoctoral de Rice y coautor principal Haibao Zhu, quien aprendió sobre el virus durante una etapa postdoctoral en Singapur, pero no sabía nada sobre nanopartículas magnéticas hasta que se unió al laboratorio de BaoEl equipo de Rice tenía experiencia previa en el uso de nanopartículas de óxido de hierro y un campo magnético aplicado para abrir las paredes de los vasos sanguíneos lo suficiente como para permitir el paso de los fármacos de moléculas grandes.
"Realmente no sabíamos si esto funcionaría para la edición de genes o no, pero pensamos, 'vale la pena intentarlo'", dijo Bao.
Los investigadores usan las nanopartículas magnéticas para activar BV y entregar cargas útiles de edición de genes solo donde se necesitan. Para hacer esto, aprovechan una proteína del sistema inmunitario llamada C3 que normalmente inactiva los baculovirus.
"Si combinamos BV con nanopartículas magnéticas, podemos superar esta desactivación aplicando el campo magnético", dijo Bao. "Lo bueno es que cuando lo entregamos, la edición de genes ocurre solo en el tejido o en la parte del tejido, donde aplicamos el campo magnético "
La aplicación del campo magnético permite la transducción de BV, el proceso de entrega de carga útil que introduce la carga de edición de genes en la celda objetivo. La carga útil también es ADN, que codifica tanto un gen informador como el sistema CRISPR / Cas9.
En las pruebas, el BV se cargó con proteínas fluorescentes verdes o luciferasa de luciérnaga. Las células con la proteína brillaron intensamente bajo un microscopio, y los experimentos mostraron que los imanes eran altamente efectivos para la entrega selectiva de cargas de BV tanto en cultivos celulares como en animales de laboratorio.
Bao señaló que él y otros laboratorios están trabajando en la entrega de CRISPR / Cas9 con virus adenoasociados AAV, pero dijo que la capacidad de BV para la carga terapéutica es aproximadamente ocho veces mayor ". Sin embargo, es necesario hacer la transducción de BVen las células objetivo más eficientes ", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Mike Williams. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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