Вирус, несущий огромное количество ДНК, может продвинуть генную терапию

Модифицированный вирус, убивающий бактерии, известный как фаг, может доставить в клетки человека гораздо больше ДНК, чем это возможно с помощью существующих методов. Эта способность может привести к значительному прогрессу в клеточной и генной терапии, позволяя вносить более сложные изменения в клетки за один шаг.

Этот вирус может нести нити ДНК длиной до 171 000 пар оснований, что примерно в 20 раз больше, чем у самых крупных существующих вирусов, используемых для генной терапии. В дополнение к этой ДНК она может нести более 1000 других молекул, таких как РНК и белки, говорит Венигалла Рао из Католического университета Америки в Вашингтоне, округ Колумбия.

«Мы можем объединить все это в одну частицу и иметь возможность стремиться не только к терапии, но и потенциально к излечению», — говорит Рао.

Растущее число методов лечения включает изменение клеток внутри или снаружи тела, но доставка необходимых компонентов в клетки остается огромной проблемой.

Например, у некоторых людей есть состояние, которое вызывает прогрессирующую мышечную слабость, называемое мышечной дистрофией Дюшенна, которое связано с мутациями в гене белка, называемого дистрофином. Усилия по разработке генной терапии для этого состояния зашли в тупик из-за того, что для создания полноразмерного белка дистрофина требуется ДНК длиной около 11 000 пар оснований — больше, чем в существующих вирусах.

В одном эксперименте команда Рао доставила ген дистрофина в клетки человека, растущие в культуре, и показала, что клетки производят полноразмерный белок.

В другом эксперименте команда одновременно доставила несколько молекул в клетки человека, что позволило им отредактировать несколько генов, отключить другие гены и заставить каждую клетку производить различные белки одновременно.

Модифицированный вирус доставки основан на бактериофаге T4, который обычно заражает только определенные виды бактерий. Благодаря исследованиям группы Рао и других исследовательских групп, вирус T4 настолько хорошо изучен, что его можно существенно изменить и настроить.

В частности, команда Рао добавила покрытие, которое приводит к тому, что вирус поглощается клетками человека и, таким образом, получает свой груз внутри них.

Эти модифицированные вирусы также будут намного проще и дешевле в производстве, чем вирусы, используемые в настоящее время для генной терапии, говорит Рао, поскольку их не нужно выращивать в клетках человека.

Однако Рао и его коллеги еще не продемонстрировали, что вирусы можно использовать для доставки генов в клетки тела, говорит Джеффри Чемберлен из Вашингтонского университета в Сиэтле, чья команда пытается разработать генную терапию для мышечной дистрофии Дюшенна путем расщепления ген между несколькими вирусами.

«Тем не менее, первые данные обнадеживают, и будет интересно следить за дальнейшим развитием событий», — говорит Чемберлен. По его словам, существует большая потребность в дополнительных системах, которые доставляют генную терапию в различные клетки и органы тела.

По словам Рао, может потребоваться много дополнительной работы, чтобы заставить вирус хорошо работать в организме человека, но он считает, что это возможно. Более того, модифицированный вирус можно было бы использовать для изменения клеток вне тела для лечения людей.

Например, некоторые виды рака в настоящее время лечат путем модификации иммунных клеток для воздействия на опухоли. Это часто включает в себя несколько шагов: сначала использование вируса для доставки целевого гена, а затем внесение дополнительных изменений путем отдельной доставки компонентов редактирования генов. В результате получается смесь клеток, не все из которых имеют желаемые изменения, что делает их менее эффективными при введении человеку, больному раком.

Возможность доставки целевого гена и компонентов редактирования генов в одном вирусе значительно улучшит процесс.