Новый метод наносенсорного контроля качества вирусных векторов для генной терапии

Вирусные векторы обладают большим потенциалом для редактирования генов и генной терапии, но существует острая необходимость в разработке методов контроля качества для минимизации потенциальных побочных эффектов у пациентов. Решая эту задачу, исследователи из Японии разработали подход на основе наносенсоров, который позволяет различать функциональные и дефектные вирусные векторы на уровне отдельных частиц. Этот удобный и недорогой метод может приблизить нас к созданию новых методов лечения генетических заболеваний.

Наиболее перспективными стратегиями генной терапии на сегодня являются стратегии с использованием существующего молекулярного аппарата вирусов. В частности, векторы на основе аденоассоциированного вируса (AAV) привлекают значительное внимание научного сообщества, учитывая их потенциал в качестве вакцин на основе нуклеиновых кислот для таких заболеваний, как COVID-19.

Однако в процессе производства AAV-векторов некоторые частицы могут нести лишь частичную копию целевого генома, а другие могут быть пустыми. Эти дефектные векторы могут вызывать неожиданные побочные эффекты, что подчеркивает срочную необходимость в надежных методах контроля качества их производства.

Предложенный подход включает измерение ионного тока, протекающего через нанопору при приложении разности потенциалов к раствору, содержащему AAV-векторы. Когда нанопора свободна, измеряемый ионный ток относительно постоянен. Но когда вирусная частица проходит через нанопору, поток ионов частично блокируется на короткий момент, создавая всплеск (импульс) в показаниях ионного тока.

Поскольку AAV-векторы с полными геномами тяжелее и немного объемнее пустых или частично заполненных векторов, их можно различить при прохождении через нанопору — дефектные векторы создают «сигнатуру» в измеренном ионном токе, заметно отличающуюся от сигнатуры векторов с полным геномом.

Команда подтвердила это экспериментами, конечно-элементным моделированием и теоретическим анализом. «Спроектировав сенсор с оптимальной структурой, мы впервые идентифицировали обусловленные геномом субнанометровые различия в размере вирусных векторов», — объясняет Макусу Цуцуи.

Эта методика позволяет проводить удобный и недорогой контроль качества AAV-векторов, который до сих пор опирался на сложные методы, такие как массовая фотометрия, просвечивающая электронная микроскопия и аналитическое ультрацентрифугирование.

«Настоящая работа может произвести революцию в медицине, предоставив инструмент для подготовки AAV-векторов сверхвысокого качества для безопасной и эффективной генной терапии», — подчеркивает Юдзи Цунэкава. «Это может стать ключом к разработке систем производства и очистки AAV-векторов», — добавляет он.

Кроме того, помимо AAV-векторов, этот подход обещает быть полезным для изучения других типов вирусных векторов, потенциально открывая новые пути для эффективной генной терапии и углубляя наше понимание вирусной биологии. Обеспечение высокого качества AAV-векторов, используемых в клинике, также может позволить снизить дозы для пациентов, минимизируя побочные эффекты.