Дизайнерские белки для упаковки генетического материала могут помочь в генной терапии

Хорошая упаковка крайне важна для редактирования генома. В статье в журнале Nature биоинженеры из Вашингтонского университета описали новый тип упаковки для защиты генетического материала, в частности РНК.

Эта дизайнерская упаковка состоит из белков, которые самособираются в наноструктуры, похожие на футбольный мяч, — капсиды. Эти частицы инкапсулируют РНК, позволяя ей циркулировать в организме мышей в течение нескольких часов, не разрушаясь. Это обходит одну из главных проблем успешного редактирования генов.

Проблема доставки генетического материала

Доставка генетического материала (ДНК или РНК) по организму — ключевая задача. Наш организм быстро обнаруживает и уничтожает чужеродные молекулы ДНК и РНК. Незащищённый генетический материал долго не живёт.

Большинство исследователей используют для доставки модифицированные вирусы, например, адено-ассоциированный вирус (AAV). Однако это неидеальное решение: перепрофилированные вирусы могут повреждать груз, вызывать воспаление иммунной системы, и их сложно модифицировать.

Решение без вирусов

Вместо сложного вируса команда начала работу с относительно простым дизайнерским белковым капсидом — пустой оболочкой, не содержащей РНК.

Используя компьютерный дизайн белков и искусственную эволюцию в лаборатории, они создали наноструктуру, которая захватывает РНК-шаблоны с эффективностью, сравнимой с лучшими инженерными AAV.

Сначала они модифицировали внутреннюю поверхность капсида, чтобы РНК могла к ней прилипать. Затем, мутируя эту версию в лаборатории и отбирая лучшие мутанты, они получили версии, которые упаковывали ещё больше РНК, защищали её и сохранялись в крови мышей.

«Мы были удивлены, что это сработало так хорошо, — сказал ведущий автор Габриэль Баттерфилд. — Эволюция смогла найти небольшое количество мутаций, которые значительно улучшили сложные свойства».

Путь к генной терапии

Ведущий автор Марк Лажуа оптимистично смотрит на будущее этих дизайнерских капсидов, но считает, что до применения у пациентов ещё «довольно далеко».

«У нас, безусловно, впереди много работы», — сказал Лажуа. Однако этот двусторонний подход, сочетающий способность вирусов к эволюции с возможностями современной биотехнологии по созданию синтетических наноматериалов, открывает путь к разработке молекул для доставки различных грузов — от малых молекул до нуклеиновых кислот и белков — внутри человеческого тела.