Tillverkning, fysikaliska egenskaper och cellulär funktion av Cas9/sgRNA nanokapslar. (A) In situ friradikalpolymerisation användes för att syntetisera disulfid-tvärbundna nanokapslar innehållande Cas9/sgRNA och funktionaliserades med angiopep-2-målligand. (B) Storleksfördelning av ANCSS (Cas9/sgRNA) nanokapslar bestämda genom dynamisk ljusspridning. (C) TEM-bilder av ANCSS (Cas9/sgRNA) med eller utan GSH-behandling. (D) Gelelektroforesanalys av ANCSS (Cas9/sgPLK1) eller fri Cas9/sgPLK1 med eller utan RNas-behandling (1 mg/ml, 30 min). (E) Flödescytometri av U87MG-celler efter 4 timmars inkubation med ANCSS (Cas9/sgRNA) eller kontroller. (F) Konfokal laser scanning mikroskopi (CLSM) bilder av U87MG celler efter 4-timmars inkubation med ANCSS (Cas9/sgRNA) eller kontroller. Cas9 märktes med Alexa Fluor 647 (AF647; röd); cytoskelettet färgades med Alexa Fluor 488 (grön), och kärnorna färgades med Hoechst 33342 (blå). För (E) och (F) var AF647-Cas9-koncentrationen 20 nM. Skalstänger, 20 μm. (G) Luciferas-genredigeringseffektivitet i U87MG-Luc-celler inkuberade med ANCSS (Cas9/sgRNA) eller kontroller i 72 timmar. Data presenteras som medelvärden ± SD (n =5; *P <0,05, **P <0,01 och ***P <0,001). (H) Indelar av PLK1-genen i U87MG-celler transfekterade med ANCSS (Cas9/sgPLK1) eller kontroller i 48 timmar. (I) Schematisk genredigering i kärnan. (J) Uttrycksnivåer av PLK1 i U87MG-celler efter 72 timmars inkubation med ANCSS (Cas9/sgPLK1) eller kontroller. (K) Apoptosanalys av U87MG-celler efter 72 timmars inkubation med ANCSS (Cas9/sgRNA) och andra kontroller. För (G) till (K) var Cas9-koncentrationen 20 nM. bp, baspar; PBS, fosfatbuffrad saltlösning. Kredit:Science Advances (2022). DOI:10.1126/sciadv.abm8011
Ett internationellt team av forskare har utvecklat en nanokapsel som kan passera blod-hjärnbarriären (BBB) för att bära CRISPR-Cas9-redigeringsverktyget för att behandla en hjärntumör. I deras artikel publicerad i tidskriften Science Advances, gruppen beskriver hur de skapade sin kapsel och hur bra den fungerade när den testades på möss med glioblastom.
Glioblastom är notoriskt svåra att behandla. Tumörerna uppträder i hjärnan och deras tillväxt skadar vävnaden. Behandlingsalternativ inkluderar kirurgiskt avlägsnande, direkta injektioner av terapier avsedda att döda cancercellerna eller införande av CRISPR-virus i blodomloppet. Vart och ett av dessa alternativ har en nackdel, från skadad hjärnvävnad till ineffektivitet på grund av svårigheter med terapier som går över BBB. I denna nya ansträngning har forskarna prövat ett nytt tillvägagångssätt, genom att använda en nanokapsel för att bära redigeringsverktyget CRISPR-Cas9 till hjärntumören där det riktar sig mot en gen som är ansvarig för utvecklingen av nya celler - en kapsel som kan säkert korsar BBB.
Skalet på nanokapseln skapades med hjälp av en disulfid, tvärbunden polymer som sedan prickades med en angiopep-2-peptid. Peptiden tillsattes för att skapa en neutral ytladdning så att den inte skulle attackeras av ribonukleas. Skalet var precis tillräckligt stort för att hålla ett Cas9-komplex men fortfarande tillräckligt litet (ungefär 30 nanometer långt) för att det skulle kunna passera genom BBB.
Forskarna testade sitt tillförselsystem för nanokapsel i glioblastommusmodeller. Var och en fick en enda svansinjektion - vissa fick det nyutvecklade nanokapseltillförselsystemet medan andra fick en kontroll. Forskarna fann att mössen som fick den nya behandlingen hade en genomsnittlig överlevnadstid på 68 dagar jämfört med 24 dagar för kontrollgruppen. De fann också en mindre än 0,5 % oönskad genetisk mutationsfrekvens i annan hjärnvävnad.
Forskarna föreslår att deras arbete representerar ett nytt steg mot icke-invasiva och ickevirala metoder för behandling av glioblastom, även om de erkänner att mycket mer arbete måste göras innan det kan avgöras om samma tillvägagångssätt kommer att vara både säkert och effektivt hos människor. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
