p Novas ferramentas para edição de código genético oferecem esperança para novos tratamentos para doenças hereditárias, alguns cânceres, e até infecções virais teimosas. Mas o método típico de aplicação de terapias genéticas em tecidos específicos do corpo pode ser complicado e causar efeitos colaterais preocupantes. p Pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison trataram de muitos desses problemas empacotando uma carga útil de edição de genes em um minúsculo personalizável, nanocápsula sintética. Eles descreveram o sistema de entrega e sua carga hoje (9 de setembro, 2019) no jornal Nature Nanotechnology .

p "Para editar um gene em uma célula, a ferramenta de edição precisa ser entregue dentro da célula com segurança e eficiência, "diz Shaoqin" Sarah "Gong, professor de engenharia biomédica e investigador do Wisconsin Institute for Discovery em UW-Madison. Seu laboratório é especializado em projetar e construir sistemas de entrega em nanoescala para terapia direcionada.

p "Editar o tecido errado no corpo após a injeção de terapias genéticas é uma grande preocupação, "diz Krishanu Saha, também professor de engenharia biomédica da UW-Madison e co-presidente do comitê diretor de um consórcio nacional sobre edição de genoma com US $ 190 milhões em apoio do National Institutes of Health. "Se os órgãos reprodutivos forem editados inadvertidamente, então, o paciente passaria as edições do gene para seus filhos e para todas as gerações subsequentes. "

p A maior parte da edição do genoma é feita com vetores virais, de acordo com Gong. Os vírus têm bilhões de anos de experiência em invadir células e cooptar a própria maquinaria da célula para fazer novas cópias do vírus. Na terapia genética, os vírus podem ser alterados para transportar maquinários de edição de genoma, em vez de seus próprios genes virais, para as células. A máquina de edição pode então alterar o DNA da célula para, dizer, corrigir um problema no código genético que causa ou contribui para a doença.

p "Os vetores virais são atraentes porque podem ser muito eficientes, mas também estão associados a uma série de questões de segurança, incluindo respostas imunológicas indesejáveis, "diz Gong.

p Novos alvos celulares também podem exigir alterações laboriosas de vetores virais, e a fabricação de vetores virais personalizados pode ser complicada.

p "É muito difícil - senão impossível - personalizar muitos vetores virais para entrega a uma célula ou tecido específico do corpo, "Saha diz.

p O laboratório de Gong revestiu uma carga útil de terapia genética, ou seja, uma versão da ferramenta de edição de genes CRISPR-Cas9 com RNA guia projetado no laboratório de Saha - com uma fina casca de polímero, resultando em uma cápsula de cerca de 25 nanômetros de diâmetro. A superfície da nanocápsula pode ser decorada com grupos funcionais, como peptídeos, que dão às nanopartículas a capacidade de atingir certos tipos de células.

p A nanocápsula permanece intacta fora das células - na corrente sanguínea, por exemplo - apenas para se desfazer dentro da célula-alvo quando acionado por uma molécula chamada glutationa. A carga liberada então se move para o núcleo para editar o DNA da célula. Espera-se que as nanocápsulas reduzam as edições genéticas não planejadas devido ao seu curto tempo de vida dentro do citoplasma de uma célula.

p Este projeto é uma colaboração que combina a experiência da UW-Madison em química, Engenharia, biologia e medicina. O professor de pediatria e oftalmologia Bikash R. Pattnaik e o professor de biociências comparadas Masatoshi Suzuki e suas equipes trabalharam para demonstrar a edição de genes em olhos de camundongos e músculos esqueléticos, respectivamente, usando as nanocápsulas.

p Como as nanocápsulas podem ser liofilizadas, eles podem ser convenientemente purificados, armazenado, e transportado como um pó, enquanto fornece flexibilidade para controle de dosagem. Os pesquisadores, com a Wisconsin Alumni Research Foundation, tem uma patente pendente sobre as nanopartículas.

p "O tamanho pequeno, estabilidade superior, versatilidade na modificação de superfície, e a alta eficiência de edição das nanocápsulas as tornam uma plataforma promissora para muitos tipos de terapias genéticas, "diz Gong.

p A equipe tem como objetivo otimizar ainda mais as nanocápsulas em pesquisas em andamento para uma edição eficiente no cérebro e no olho.