Эта методика РНКА на основе может сделать генную терапию более эффективной,

Доставка функциональных генов в клетки для замены мутировавших генов, подход, известный как генная терапия, обладает потенциалом для лечения многих видов заболеваний. Самые ранние попытки доставки генов в больные клетки были сосредоточены на ДНК., but many scientists are now exploring the possibility of using RNA instead, which could offer improved safety and easier delivery.

MIT biological engineers have now devised a way to regulate the expression of RNA once it gets into cells, giving them precise control over the dose of protein that a patient receives. This technology could allow doctors to more accurately tailor treatment for individual patients, and it also offers a way to quickly turn the genes off, если необходимо.

“We can control very discretely how different genes are expressed,” says Jacob Becraft, an MIT graduate student and one of the lead authors of the study, который появляется в октябре. 16 вопрос Nature Chemical Biology. “Historically, gene therapies have encountered issues regarding safety, but with new advances in synthetic biology, we can create entirely new paradigms of ‘smart therapeutics’ that actively engage with the patient’s own cells to increase efficacy and safety.”

Becraft and his colleagues at MIT have started a company to further develop this approach, with an initial focus on cancer treatment. Tyler Wagner, a recent Boston University PhD recipient, is also a lead author of the paper. Tasuku Kitada, бывший постдок Массачусетского технологического института, and Ron Weiss, an MIT professor of biological engineering and member of the Koch Institute, are senior authors.

RNA circuits

Only a few gene therapies have been approved for human use so far, but scientists are working on and testing new gene therapy treatments for diseases such as sickle cell anemia, hemophilia, and congenital eye disease, среди многих других.

As a tool for gene therapy, DNA can be difficult to work with. When carried by synthetic nanoparticles, the particles must be delivered to the nucleus, which can be inefficient. Viruses are much more efficient for DNA delivery; тем не мение, they can be immunogenic, difficult, and expensive to produce, and often integrate their DNA into the cell’s own genome, limiting their applicability in genetic therapies.

РНК посыльного, or mRNA, offers a more direct, and nonpermanent, way to alter cells’ gene expression. In all living cells, mRNA carries copies of the information contained in DNA to cell organelles called ribosomes, which assemble the proteins encoded by genes. Следовательно, by delivering mRNA encoding a particular gene, scientists can induce production of the desired protein without having to get genetic material into a cell’s nucleus or integrate it into the genome.

To help make RNA-based gene therapy more effective, the MIT team set out to precisely control the production of therapeutic proteins once the RNA gets inside cells. Для того, чтобы сделать это, they decided to adapt synthetic biology principles, which allow for precise programming of synthetic DNA circuits, to RNA.

The researchers’ new circuits consist of a single strand of RNA that includes genes for the desired therapeutic proteins as well as genes for RNA-binding proteins, which control the expression of the therapeutic proteins.

“Due to the dynamic nature of replication, the circuits’ performance can be tuned to allow different proteins to express at different times, all from the same strand of RNA,” Becraft says.

Это позволяет исследователям включить цепи в нужное время с помощью «малых молекул» лекарство, которые взаимодействуют с РНК-связывающими белками. Когда лекарственное средство, такие как доксициклин, который уже FDA утвержденных, добавляют к клеткам, он может стабилизировать или дестабилизировать взаимодействие между РНК и РНК-связывающих белков, в зависимости от того, как разработана схема. Это взаимодействие определяет, является ли блок белки экспрессии гена РНК или нет.

В предыдущем исследовании, the researchers also showed that they could build cell-specificity into their circuits, so that the RNA only becomes active in the target cells.

Targeting cancer

The company that the researchers started, Strand Therapeutics, is now working on adapting this approach to cancer immunotherapy — a new treatment strategy that involves stimulating a patient’s own immune system to attack tumors.

Using RNA, the researchers plan to develop circuits that can selectively stimulate immune cells to attack tumors, что делает возможным опухолевые клетки-мишени, которые метастазы в трудных для доступа к частям тела. Например, оказалось трудно целевой раковые клетки, такие, как поражения легких, мРНК из-за риска разжиганию легочной ткани. Использование схем РНК, исследователи сначала доставить их лечение целевых типов раковых клеток в легких, и через их генетическую схему, РНК активирует Т-клетки, которые могут лечить метастазы раковой опухоли в других частях тела.

“The hope is to elicit an immune response which is able to pick up and treat the rest of the metastases throughout the body,” Becraft says. “If you’re able to treat one site of the cancer, then your immune system will take care of the rest, because you’ve now built an immune response against it.”

Using these kinds of RNA circuits, doctors would be able to adjust dosages based on how the patient is responding, Исследователи говорят,. Схемы также обеспечивают быстрый способ отключить терапевтическое производство белка в тех случаях, когда иммунная система пациента становится чрезмерной стимуляцией, которые могут быть потенциально смертельным исходом.

В будущем, исследователи надеются разработать более сложные схемы, которые могут быть как диагностические и терапевтические - первого обнаружения проблемы, такие как опухоль, и затем производить соответствующий препарат.

Источник:

HTTP://news.mit.edu, Энн Трэфтону