Chinesische Wissenschaftler haben eine neue Methode entwickelt, um DNA zur genetischen Veränderung an tierische und menschliche Zellen zu liefern. Dazu verwenden sie Nanopartikel, die von den Autoren der Studie als künstliche Viren bezeichnet werden. Sie helfen Genen, in den Zellkern einzudringen, wonach die Mechanismen zur Bearbeitung des Genoms aktiviert werden. Der Artikel der Biologen wurde im ACS Nano Journal veröffentlicht. Es wird kurz auf der EurekAlert! Website beschrieben.
Wissenschaftler verwenden verschiedene Ansätze, um Gene in Zellen zu bearbeiten, einschließlich der CRISPR / Cas9-Technologie. Sie können damit ausgewählte DNA-Abschnitte präzise schneiden und so bestimmte Gene deaktivieren. Zur Abgabe an eukaryotische Zellen werden üblicherweise virale Vektoren (die aus modifizierten und unschädlichen Viren erzeugt werden) oder Plasmide - zirkuläre DNA-Moleküle, die in Bakterien vorhanden sind - verwendet. Da Plasmide selbst nicht in eukaryotische Zellen eindringen können, werden in diesen durch ein elektrisches Feld (Elektroporation) Poren erzeugt, oder sie verwenden Partikel (Liposomen), die mit der äußeren Membran verschmelzen.
Diese Verfahren weisen jedoch Einschränkungen auf, da virale Vektoren keine großen DNA-Fragmente tragen und in alle Zelltypen eindringen können und Elektroporation und Liposomen gegen Zellkulturen wirksam sind, jedoch nicht gegen Gewebe lebender Organismen.
Bild: American Chemical Society
Um dieses Problem zu lösen, haben Wissenschaftler ein künstliches RRPHC-Virus entwickelt. Es besteht aus einem Fluorpolymerkern, der mit dem CRISPR / Cas9-System verbunden ist, sowie einer Hülle, die aus Hyaluron-Biopolymer, Polyethylenglykol und R8-RGD-Peptiden besteht. Es wurde gezeigt, dass Hyaluron-Biopolymer an Proteine auf der Oberfläche von Krebszellen binden kann und für diese spezifisch ist.
Nachdem das RRPHC in die Zelle eingeführt wurde, wird die Membran durch Enzyme gespalten und der Fluorpolymerkern wird freigesetzt. Im CRISPR / Cas9-Experiment gelangte es mit einem künstlichen Virus in den Zellkern von Krebszellen in Nacktmäusen und griff dann das MTH1-Gen an, das bei vielen Arten von bösartigen Tumoren aktiv ist. Es wurde gefunden, dass die Konzentration des von MTH1 codierten Proteins nach der Einführung von Nanopartikeln abnahm.
Laut Wissenschaftlern wird ihre Methode auch bei der Bearbeitung des menschlichen Genoms nützlich sein. Zum Beispiel wird es möglich sein, defekte Zellen von einem Patienten zu entfernen, sie mit CRISPR / Cas9 zu reparieren und sie zurück zu transplantieren. Ähnliche Experimente wurden bereits in China mit den T-Lymphozyten eines Krebspatienten durchgeführt, der durch ein Gen, das die Immunität unterdrückt, behindert wurde. Es wird erwartet, dass der RRPHC die Effizienz solcher Operationen erhöht.
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