大自然隐藏着惊人的医学突破。

克里普尔克这是一种变革性的基因编辑工具。它受到低等细菌免疫防御系统的启发,并被用来编辑我们的基因来治疗遗传疾病,支持癌症治疗,甚至延长寿命.现在,作为CRISPR的先驱之一,张峰博士带着另一项发明回来了,这项发明可能开启下一代基因治疗RNA疫苗.只是这一次,他的团队深入研究了我们的身体。

尽管DNA和RNA疗法非常强大,但它们需要搭乘顺风车进入我们的细胞才能发挥作用。科学家通常使用病毒载体(由安全病毒制成的运载工具)或脂质纳米颗粒(小块保护性脂肪)来封装新的遗传物质并进入细胞。

这个问题?我们的身体不太喜欢外来物质,尤其是那些会引发不良免疫反应的物质。更重要的是,这些输送系统并不擅长生物编码,往往会充斥整个身体,而不是集中在治疗区域。这些“交付问题”是有效的基因药物和很少的副作用战斗的一半。

“生物医学界一直在发展强大的分子治疗方法,但以准确和有效的方式将它们交给细胞是具有挑战性的,”他在布罗德研究所,麦戈文研究所和麻省理工学院工作。

输入发送。新的送货平台,描述科学它的独创性令人赞叹。与其依赖外国航空公司,SEND (S.选修课E.ndencenouse E.Ncapsidation细胞D.均征服人类蛋白质以使送货车辆在新的遗传元素中穿梭。在一系列测试中,团队在盘中嵌入RNA货物和CRISPR组分。用作包装工厂的细胞使用人蛋白来包封遗传物质,形成可以收集为处理的微小气球状容器。

更奇怪的是,这些蛋白质的来源依赖于病毒基因,这些基因是在我们自己的基因组进化过程中驯化的。因为这些蛋白质本质上是人类的,它们不太可能触发我们的免疫系统。

虽然作者只尝试了一个包装系统,但更多的是隐藏在我们的基因组中。“这就是如此令人兴奋,”研究作者Michael Segel博士,补充说他们使用的系统并不是独特的;“人体中可能存在其他RNA转移系统,其也可以用于治疗目的。”

身体的运输基础设施

我们的细胞是巨大的喋喋不休。他们有多条电话线。

电力是一个受欢迎的电力。部分原因是让神经元在同步中钩住网络和心脏细胞。激素是另一个,通过血液中的化学物质将细胞与身体的中间连接。

但最奇怪的是人类和病毒之间由来已久的休战协议。仔细研究今天的人类基因组,很明显我们的双螺旋中有病毒DNA和其他遗传元素。这些病毒添加物中的大多数已经失去了原来的功能。然而,有些人被招募来锻炼我们的身体和思想。

接受弧形,由否则称为的基因制成的蛋白质呕吐这是我们基因组中常见的核心病毒基因。电弧是一种内存正如我们所知,蛋白质形成微小的胶囊,转移生物材料,这反过来有助于巩固新的记忆到我们的神经网络库。另一种类似于呕吐Dubbed Peg10可以抓住RNA,也可以形成冒泡的宇宙飞船,以帮助开发胎盘和援助繁殖。

如果PEG10用硬纸板包装遗传物质,那么邮票则来自另一个病毒基因家族——fusogens。这种基因会产生某种邮政编码,让每艘运载货物的飞船都能停靠在目标细胞上。

虽然最初是病毒性质的,但这些基因已经进入了我们的基因组,并适应了一个惊人的特殊运输系统,使细胞共享信息。它基本上是一个冰淇淋球(或麻糬或饺子),你可以在里面放入任何馅料。既然我们的细胞已经使用这些充满遗传数据的生物气球进行交流,为什么我们不劫持这个过程,加入我们自己的遗传成分呢?

发送

新的运输系统依赖于三个组成部分:包装基因,入口代码和货物。

与求解逃生室一样,每个遗传信息都必须离开细胞。第一步是在人体内寻找包装基因,可以在其货物周围形成泡沫。通过计算调查,团队扫描了人类和小鼠基因组呕吐- 类似的基因 - 类似于形成保护性胶囊的人,以帮助建立我们的记忆。48名候选人最初突然出现作为货物运营商。最终,团队将他们的搜索缩小到叫做MMPEG10的蛋白质。

作者说,它的病毒原产地说,虽然在我们的身体中是无害的。PEG10的特殊力量是它的温暖拥抱。它可以捕获细胞内的RNA,形成周围的气泡,并从细胞母舰中分泌像微型宇宙飞型的泡沫。令人惊讶的是,这些宇宙飞船非常特别是他们选择的货物。借助于克里普尔的测定,该团队意识到气泡只绑定并穿梭于一组特定的RNA作为货物。

下一步是黑客和重新编程PEG10的货物偏好。通过遗传分析,该团队在PEG10中发现了一个部分,允许胶囊识别并封装其货物。至于货物,团队试验添加两个遗传的“门票”或允许它们进入PEG10船的序列。通过将汽车仪表板上的颜色与其应用程序匹配来识别他们的Lyft驱动器,它与乘客粗略相似。

一旦两个见面,PEG10“司机”形成围绕遗传骑车者旋流的蛋白质,形成一个构成分子仪的斑点,其中目标是逃避细胞。

但方向呢?以下是进入代码或Fusgens进出的地方。与亚马逊返回代码一样,Fusogens是点PEG10出租车外面的蛋白质,指导它们进入不同的细胞类型和组织。通过拍摄不同的Fusogens,该团队可以指示遗传货物的何处,因为邮政编码标记。

把它整合在一起

SEND是由三部分组成的,每一部分都使用一个载体进行编码——一个小而圆的DNA片段,它可以进入细胞。

一旦进入细胞,奇迹就发生了。每个载体都利用细胞的蛋白质制造工厂。PEG10驱动工厂进行包装。溶菌素在包装上点上送货单。货物RNA经过修饰,可以更好地标记在SEND上,被整齐地包装在最终的运载工具中,然后驶向目的地。

张说:“通过混合和匹配SEND系统中的不同成分,我们相信它将为开发不同疾病的治疗方法提供一个模块化平台。”

作为概念证明,该团队使用送达以提供一种CRISPR系统,该系统将引起最初来自脑癌的菜肴的细胞中的癌细胞。该系统有效地切断了受体细胞中的大约60%的基因。但只要在将CRISPR组件包装到细胞中时,它只会表现出来,只提供为其运输而定制的遗传物质。

展望未来,该团队正在测试在动物模型中发送,并工程工具箱来定位不同的组织和细胞。他们也将继续为古老的遗传成分进行人体基因组,这可以添加到送达平台。

“我们很高兴能继续推进这一方法,”张说,“(这)是一个非常强大的概念。”

图像信用:在细胞内组装后,释放送封装以进行基因治疗。照片由麦戈尔恩研究所提供。