CRISPR активировали в опухоли теплом и светом.⁠⁠

Схема высвобождения Cas9 в клетках путем фотоактивации на ап-конверсионных наночастицах.

Китайские ученые разработали средство доставки системы редактирования генома, которое позволяет включить ее в организме животного только в нужном месте при помощи инфракрасного излучения. Для этого белок Cas9, заряженный направляющей РНК, пришили к ап-конверсионным наночастицам при помощи фоточувствительного линкера. Как докладывают авторы статьи в Science Advances, при помощи таких наночастиц, заряженных против одного из онкогенов, им удалось притормозить рост опухоли у мышей.

Системы редактирования генома, в частности, CRISPR-Cas9, позволяют уже во взрослом организме направленно изменить экспрессию гена только в конкретном органе или опухоли, однако для безопасного использования желательно ограничить их активность не только в пространстве, но и во времени. Для этого ученые разрабатывают системы, которые по умолчанию неактивны, но их можно включить направленным физическим воздействием. К примеру, мы рассказывали про намагниченные вирусные наночастицы с CRISPR-Cas9, которые проникают в клетки только под действием магнита.

Еще один удобный способ запустить процесс в отдельном органе — ближнее инфракрасное излучение, которое хорошо проникает через ткани. Именно этот способ выбрали исследователи из Университета Нанкина (Китай), чтобы высвобождать комплексы Cas9 c РНК внутри опухоли в нужное время. В качестве средства доставки системы редактирования ученые выбрали ап-конверсионные наночастицы, допированные лантаноидами, которые превращают инфракрасное излучение в ультрафиолет и видимый свет (подробнее мы рассказывали про применение таких частиц в оптогенетике здесь). К наночастицам пришили Cas9 при помощи фоторасщепляемого линкера (гидроксиметил-нитробензойной кислоты). После попадания в клетки и воздействия инфракрасного излучения частицы превращают его в ультрафиолет, который расщепляет линкер и высвобождает Cas9. Комплекс Cas9-РНК уже попадает в ядро и вносит мутацию в нужный ген.

Для эксперимента на мышах авторы работы зарядили Cas9 направляющей РНК против гена PLK-1, повышенная экспрессия которого ассоциирована со многими типами рака, и подавление которого в опухолевых клетках вызывает апоптоз. Выяснилось, что при внутривенной доставке наночастиц они в основном аккумулируются в печени и селезенке, поэтому наиболее эффективно колоть их прямо в опухоль. Мышам с привитой опухолью из клеток человеческой аденокарциномы легкого делали инъекцию наночастиц, а затем в течение 20 дней воздействовали на опухоль ближним инфракрасным излучением. В результате опухоль не исчезла совсем, но ее рост у мышей из опытной группы заметно затормозился.

Размеры опухолей у мышей из контрольных групп (верхний и средний ряд) и из опытной группы, которой вводили наночастицы с Cas9-РНК и после этого нагревали опухоль (нижний ряд)

Авторы, тем не менее, признали, что опухоли, в которые можно сделать инъекцию, обычно можно удалить при помощи операции, поэтому теперь перед ними стоит задача модифицировать частицы так, чтобы они могли доставлять Cas в нужное место при системном введении.

Мы также рассказывали, как ученые пришили комплексы с Cas9 к золотым наночастицам, и с их помощью смогли управлять экспрессией генов в мозге взрослых животных.

Источник: https://nplus1.ru/news/2019/04/03/UCNP-CRISPR