Många svårlösta sjukdomar är resultatet av en genetisk mutation. Genomredigeringsteknik lovar att korrigera mutationen och därmed nya behandlingar för patienter. Men att få tekniken till de celler som behöver korrigeringen är fortfarande en stor utmaning. En ny studie ledd av CiRA Junior Docent Akitsu Hotta och i samarbete med Takeda Pharmaceutical Company Limited som en del av T-CiRA Joint Research Program rapporterar hur lipidnanopartiklar ger ett effektivt sätt för leverans för att behandla Duchennes muskeldystrofi (DMD) hos möss .

Förra årets Nobelpris i kemi till upptäckarna av CRISPR-Cas9 cementerade effekten av genomredigeringsteknologi. Medan CRISPR-Cas9 kan appliceras på jordbruk och boskap för mer näringsrik mat och robusta grödor, är den största uppmärksamheten i media på dess medicinska potential. DMD är bara en av de många sjukdomar som forskare förutser en behandling med CRISPR-Cas9.

"Oligonukleotidläkemedel finns nu tillgängliga för DMD, men deras effekter är övergående, så patienten måste genomgå behandlingar varje vecka. Å andra sidan är CRISPR-Cas9-effekterna långvariga", säger Hotta.

DMD resulterar i progressiv muskelatrofi i hela kroppen. Patienter börjar vanligtvis uppvisa symtom, som att falla lätt och oförmåga att springa före skolåldern, och de är ofta i respiratorer före vuxen ålder.

För en sjukdom som DMD är det nödvändigt att rikta in sig på ett brett spektrum av skelettmuskler, vilket innebär att flera injektioner är viktiga. För närvarande undersökta leveranssystem använder icke-patogena virus för att leverera CRISPR-Cas9, men dessa virus inducerar immunreaktioner och produktion av antikroppar, vilket förbjuder flera injektioner.

Lipidnanopartiklar kan förhindra dessa reaktioner. Som deras namn antyder är lipidnanopartiklar små partiklar mindre än 0,1 µm i diameter och består av lipider som ändrar sina egenskaper som svar på surhet. Den här funktionen gör att de kan förbli intakta utanför cellen, men väl inuti spricker de för att släppa sitt innehåll, såsom CRISPR-Cas9, som sedan är fri att korrigera genmutationen. Lipidnanopartiklar används för COVID-19-vacciner, men deras användbarhet för genomredigeringsterapi är fortfarande under utredning. Som en del av T-CiRA Joint Research Program har Hotta utvecklat lipidnanopartiklar som kan leverera genomredigeringsteknologi till cellen.

Efter att ha experimenterat med flera formuleringar rapporterar studien om en ny lipidnanopartikel som kapslar in CRISPR-Cas9 inuti och riktar muskelceller i möss.

Till skillnad från oligonukleotidläkemedel, vars effekt på möss ständigt minskade efter behandling och försvann efter några månader, visar studien att leverans av CRISPR-Cas9 med den nya lipidnanopartikeln upprätthöll en konstant effekt i muskler som varade längre än ett år.

Dessutom var effekterna uppenbara även när partiklarna tillfördes med flera intramuskulära injektioner, medan den virusbaserade leveransen inte hade någon effekt efter den andra injektionen. Dessutom hade intravenöst perfunderade lipidnanopartiklar i extremiteterna terapeutisk fördel på flera muskelvävnader.

För att öka säkerheten, noterade Hotta, "CRISPR-Cas9 försvann från kroppen inom några dagar. Det betyder att risken för genomredigering utanför målet är minimal, men de terapeutiska effekterna varar länge." + Utforska vidare

CRISPR/Cas9-genredigering ökar effektiviteten av ultraljudscancerterapi