La nuova piattaforma di editing genetico amplia l’ambito di utilizzo dell’editing genetico CRISPR

La scoperta amplia l'ambito di utilizzo dell'editing del gene CRISPR

CRISPR RNP (CRISPR SNA al lavoro: in complesso con RNA a guida singola (rosso), CRISPR SNA può riconoscere e scindere il gene target di interesse (giallo)). La forma complessata della proteina Cas9 e dell’RNA a guida singola è denominata ribonucleoproteina (RNP). Credito: a Mirkin Lab / Northwestern University

Un team di ricercatori della Northwestern University ha ideato una nuova piattaforma per l’editing genetico che potrebbe informare l’applicazione futura di una libreria quasi illimitata di terapie basate su CRISPR.

Utilizzando la progettazione chimica e la sintesi, il team ha unito la tecnologia vincitrice del premio Nobel con la tecnologia terapeutica nata nel proprio laboratorio per superare una limitazione critica del CRISPR. In particolare, il lavoro pionieristico fornisce un sistema per consegnare il carico necessario per generare la macchina per l’editing genetico nota come CRISPR-Cas9. Il team ha sviluppato un modo per trasformare la proteina Cas-9 in un acido nucleico sferico (SNA) e caricarlo con i componenti critici necessari per accedere a un’ampia gamma di tessuti e tipi di cellule, nonché ai compartimenti intracellulari necessari per l’editing genetico.

La ricerca, pubblicata oggi in un documento intitolato “CRISPR Spherical Nucleic Acids”, nella pubblicazione Giornale della Società chimica americanae mostra come gli SNA CRISPR possono essere erogati attraverso la membrana cellulare e nel nucleo, pur mantenendo la bioattività e le capacità di modifica genica.

Il lavoro si basa su uno sforzo di 25 anni guidato dal pioniere della nanotecnologia Chad A. Mirkin, che ha guidato lo studio, per scoprire le proprietà degli SNA e i fattori che li distinguono dal loro noto cugino lineare, il progetto della vita. È famoso per la sua invenzione degli SNA, strutture tipicamente costituite da nanoparticelle sferiche densamente ricoperte di DNA o RNA, che conferiscono loro proprietà chimiche e fisiche radicalmente diverse da quelle forme di acidi nucleici che si trovano in natura.

Mirkin è il professore di chimica George B. Rathmann al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern e direttore dell’International Institute for Nanotechnology. È anche professore di ingegneria chimica e biologica, ingegneria biomedica e scienza e ingegneria dei materiali presso la McCormick School of Engineering e professore di medicina presso la Northwestern University Feinberg School of Medicine.

Esistono molte classi di SNA, con nuclei e gusci di diverse composizioni chimiche e dimensioni, e gli SNA vengono ora valutati come potenti terapeutici in sei studi clinici sull’uomo, inclusi studi per malattie debilitanti come il glioblastoma multiforme (cancro al cervello) e una varietà di tumori della pelle .

“Queste nuove nanostrutture forniscono ai ricercatori un percorso per ampliare la portata dell’utilità CRISPR espandendo notevolmente i tipi di cellule e tessuti a cui possono essere forniti i macchinari CRISPR”, ha affermato Mirkin. “Sappiamo già che gli SNA forniscono un accesso privilegiato alla pelle, al cervello, agli occhi, al sistema immunitario, al tratto gastrointestinale, al cuore e ai polmoni. Quando questo tipo di accesso è abbinato a una delle innovazioni più importanti della scienza biomedica negli ultimi quarto di secolo, seguiranno cose buone”.

In questa ricerca attuale, il team di Mirkin ha utilizzato Cas9, una proteina necessaria per l’editing genetico, come nucleo della struttura, e ha attaccato filamenti di DNA alla sua superficie per creare un nuovo tipo di SNA. Inoltre, questi SNA sono stati precaricati con RNA in grado di eseguire l’editing genetico e fusi con peptidi per controllare la loro capacità di attraversare le barriere compartimentali della cellula, massimizzando così l’efficienza. Questi SNA, come altre classi di SNA, entrano efficacemente nelle cellule senza l’uso di agenti di trasfezione (che sono spesso necessari per fornire materiale genetico nelle cellule) e mostrano un’elevata efficienza di modifica genica tra il 32% e il 47% su diverse linee cellulari umane e di topo.

Il gruppo di ricerca comprendeva ricercatori laureati Chi Huang, Zhenyu (Henry) Han e Michael Evangelopoulos.


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Maggiori informazioni:
Chi Huang et al, CRISPR acidi nucleici sferici, Giornale della Società chimica americana (2022). DOI: 10.1021/jacs.2c07913

Fornito dalla Northwestern University

Citazione: La nuova piattaforma di editing genetico amplia l’ambito di utilizzo dell’editing genetico CRISPR (2022, 6 ottobre) recuperata il 6 ottobre 2022 da https://phys.org/news/2022-10-gene-editing-platform-broadens-scope-crispr .html

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