Mais e mais cientistas estão usando a nova ferramenta poderosa de edição de genes conhecida como CRISPR / Cas9, uma tecnologia isolada de bactérias, que é uma promessa para um novo tratamento de doenças genéticas como a fibrose cística, distrofia muscular e hemofilia. Mas para funcionar bem, a nova ferramenta de recorte de genes deve ser entregue com segurança através da membrana celular e em seu núcleo, um processo difícil que pode desencadear as defesas da célula e "prender" CRISPR / Cas9, reduzindo muito seu potencial de tratamento.

Agora, pesquisadores em laboratório do especialista em nanoquímica Vincent Rotello na Universidade de Massachusetts Amherst projetaram um sistema de entrega usando nanopartículas para ajudar CRISPR / Cas9 através da membrana e no núcleo da célula, evitando o aprisionamento pela maquinaria celular. Os detalhes aparecem em uma edição recente da revista ACS Nano .

O líder da experiência do laboratório, Rubul Mout, diz, "CRISPR tem dois componentes:uma proteína semelhante a uma tesoura chamada Cas9, e uma molécula de RNA chamada sgRNA que guia Cas9 para seu gene alvo. Uma vez que o par Cas9-sgRNA chega ao gene de destino no núcleo, pode interrogar seus erros genéticos e corrigi-los com a ajuda da maquinaria de reparo da célula hospedeira. "

Ele ressalta que, uma vez que o potencial do CRISPR foi descoberto pela primeira vez em 2012, edição de genes ou engenharia de genoma rapidamente se tornou um tópico de pesquisa intensa em biologia e medicina. O objetivo é tratar doenças genéticas de outra forma incuráveis, manipulando genes doentes. "Contudo, Para alcançar isto, empresas de biotecnologia e farmacêutica estão constantemente em busca de métodos de entrega CRISPR mais eficientes, " ele adiciona.

O novo método de entrega Rotello, Mout e seus colegas projetados envolvem a engenharia da proteína Cas9, chamado Cas9En, e nanopartículas transportadoras. Rotello diz, "Ao ajustar as interações entre a proteína Cas9En projetada e as nanopartículas, fomos capazes de construir esses vetores de entrega. Os vetores que transportam a proteína Cas9 e sgRNA entram em contato com a membrana celular, fusível, e liberar o Cas9:sgRNA diretamente no citoplasma da célula. "

"A proteína Cas9 também tem uma sequência de orientação nuclear que conduz o complexo ao núcleo de destino. A chave é ajustar a proteína Cas9, "Ele acrescenta." Nós entregamos esta proteína Cas9 e par de sgRNA no núcleo da célula sem prendê-lo em seu caminho. Assistimos ao processo de entrega ao vivo em tempo real usando microscopia sofisticada. "

Mout e seus colegas dizem que agora podem entregar a proteína Cas9 e o par de sgRNA em cerca de 90 por cento das células cultivadas em um prato de cultura com uma eficiência de edição de cerca de 30 por cento. "Entrega de noventa por cento citosólica / nuclear é uma grande melhoria em comparação com outros métodos, "Mout aponta.

Os pesquisadores acreditam que o Cas9En também pode servir como uma plataforma para a entrega de uma variedade de outros materiais, como polímeros, nanopartículas lipídicas ou peptídeos de automontagem. Rotello diz, "Agora que alcançamos a edição de genes eficiente em células em cultura, pretendemos editar genes em modelos animais pré-clínicos. Também estamos interessados ​​na edição de genes para terapias adotivas, onde uma célula doente é isolada de um paciente, corrigido pelo CRISPR no laboratório, e entregue de volta ao paciente. "

Além da edição de genes, o novo método de entrega pode ter outros usos. Por exemplo, outra questão importante na biologia e na medicina é o rastreamento do DNA e do RNA dentro das células. Recentemente, O CRISPR foi usado para auxiliar nesta pesquisa. Moumita Ray, outro pesquisador no laboratório Rotello, diz, "Nosso método permite o monitoramento preciso do movimento da proteína Cas9 dentro de uma célula, abrindo novas oportunidades na pesquisa genômica. "