Успех генной терапии определяется скоростью и точностью проникновения введенного гена в ядро клетки-мишени. Недавно ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего предложили новую методику, которая позволяет значительно уменьшить объем необходимой ДНК при одновременном увеличении экспрессии целевого гена и снижении токсичности. Результаты этого исследования опубликованы в авторитетном научном журнале Nature Communications.
Суть новой методики заключается в использовании сигналов ядерной локализации (NLS) — коротких белковых последовательностей, обеспечивающих транспорт белков в ядро клетки. Прежде механизмы влияния различных параметров NLS на процесс доставки ДНК не были достаточно изучены.
Исследователи модифицировали мобильные элементы ДНК, прикрепив к ним пептиды NLS, и варьировали ключевые параметры сигнала, такие как его тип, расстояние между NLS и ДНК, а также количество сигналов. Для визуализации процесса доставки и экспрессии гена в клетках человека использовался репортер eGFP, который генерировал зеленый сигнал при успешной транслокации ДНК в ядро.
Оптимизация параметров доставки позволила повысить экспрессию целевого гена при снижении цитотоксичности. Эффективность методики была продемонстрирована на примере генной кассеты, кодирующей фактор IX — важный белок, дефицит которого вызывает болезнь Виллебранда. Уровень экспрессии фактора IX увеличился в десять раз по сравнению с контрольной группой.
Также было обнаружено, что эффективность доставки ДНК с помощью пептидов NLS зависит от типа ткани. В гепатоцитах (клетки печени) доставка происходит более эффективно по сравнению с кардиомиоцитами (клетки сердца) и нефроцитами (клетки почек).
Планируется продолжить исследования для изучения влияния модифицированной ДНК на иммунную систему организма. Кроме того, рассматривается возможность применения нового метода для оптимизации редактирования генома с использованием системы CRISPR-Cas9. Это может открыть новые горизонты в области генной терапии.