Активная доставка комплекса Cas9-sgRNA в клетку с помощью ультразвуковых наномоторов
Доставка эффективного инструмента геномного редактирования — комплекса Cas9-sgRNA — через клеточную мембрану к целевой ДНК опухоли оставалась проблемой. Учёные из США и Дании разработали активный наномотор для эффективного транспорта, доставки и высвобождения этой системы «генетических ножниц». Как сообщается в журнале Angewandte Chemie, их наноустройство движется к цели с помощью ультразвука.
Проблема доставки CRISPR-Cas9
CRISPR-Cas9 — перспективный инструмент для терапии рака. Система состоит из двух ключевых компонентов:
- sgRNA — направляет комплекс к заданной последовательности ДНК.
- Нуклеаза Cas9 — выполняет редактирование.
Однако доставка этого крупного комплекса к целевой ДНК остаётся сложной задачей.
Решение: ультразвуковые наномоторы
Авторы исследования предложили использовать в качестве активного транспортного средства золотые нанопроволоки, приводимые в движение ультразвуком.
- Асимметричная форма нанопроволоки, полученная в процессе изготовления, необходима для акустического движения.
- Комплекс Cas9-sgRNA присоединяется к золотой нанопроволоке через сульфидные мостики.
- Внутри опухолевой клетки эти связи разрушаются под действием глутатиона — природного восстановительного соединения, содержание которого повышено в раковых клетках. Это приводит к высвобождению комплекса, который затем направляется в ядро для редактирования генов.
Экспериментальное подтверждение
В качестве тестовой системы учёные использовали клетки меланомы B16F10, экспрессирующие зелёный флуоресцентный белок (GFP).
- Применение ультразвука в течение 5 минут ускоряло движение наномотора с комплексом Cas9-sgRNA через мембрану и внутри клетки.
- Наблюдалось эффективное подавление флуоресценции даже при использовании очень малых концентраций комплекса.
Выводы
Исследование демонстрирует:
- Эффективное использование акустического наномотора в качестве активного транспорта.
- Возможность эффективного нокаута гена с помощью минимального количества комплекса Cas9-sgRNA.
- Простоту системы, состоящей из небольшого числа легкодоступных компонентов.