基于rna的基因治療可以通過Synbio開關(guān)打開或關(guān)閉
基于dna的基因治療是一種常見的基因治療方法,與基于rna的基因治療相比,其治療效果較差。新的DNA必須在被納米顆?;虿《据d體運輸后進入細胞核,這可能是低效的或免疫原性的。但是一旦新的DNA就位,它就具有可控的優(yōu)勢。幾種公認的方法都可以提高或降低基因的表達。這種控制在基于RNA的基因治療中一直缺乏,盡管RNA承諾更安全、更容易傳遞。
一項新的研究表明,通過引入RNA通路,基于RNA的基因治療可能變得更加可控。根據(jù)這項來自麻省理工學院的科學家的研究,編碼治療蛋白的RNA轉(zhuǎn)錄本可以和編碼RNA結(jié)合蛋白的RNA轉(zhuǎn)錄本一起傳遞。這些RNA結(jié)合蛋白可被設計成對小分子藥物作出反應,并在需要時對編碼蛋白質(zhì)的RNA轉(zhuǎn)錄本的表達表示支持或反對。
10月16日,《自然化學生物學》雜志發(fā)表了一篇題為《哺乳動物細胞中rna傳遞通路的小分子調(diào)控》的文章,詳細介紹了這種基于rna的基因治療新方法。這篇文章描述了一個小分子調(diào)控修飾RNA (modRNA)和自復制RNA (replicon)表達的平臺。
這篇文章的作者寫道:“我們設計小分子反應RNA結(jié)合蛋白來控制RNA編碼的基因回路中蛋白質(zhì)的表達。”“加上特定的modRNA劑量或來自復制子(包括亞基因組啟動子庫)的工程元素,我們證明了從外部調(diào)節(jié)蛋白表達時間和水平的能力。”
本質(zhì)上,這些控制機制促進了開關(guān)的構(gòu)建。此外,開關(guān)的組合可以產(chǎn)生兩個輸出開關(guān),這支持使用誘導劑在兩個基因表達狀態(tài)之間進行選擇。這種轉(zhuǎn)換可以讓醫(yī)生更準確地為個別患者量身定做治療方案。如果有必要,它們還提供了一種快速關(guān)閉基因轉(zhuǎn)錄本的方法。
“由于復制的動態(tài)性,電路的性能可以調(diào)整,允許不同的蛋白質(zhì)在不同的時間表達,都來自同一條RNA鏈,”麻省理工學院研究生雅各布·貝克萊夫(Jacob Becraft)說,他是目前這項研究的主要作者之一。
“從歷史上看,基因療法遇到了安全問題,”他繼續(xù)說。“但隨著合成生物學的新進展,我們可以創(chuàng)造全新的‘智能療法’范式,積極參與患者自身的細胞,以提高療效和安全性。”
麻省理工學院領(lǐng)導的這個團隊,包括目前這項研究的資深作者、前麻省理工學院博士后Tasuku Kitada和麻省理工學院生物工程教授Ron Weiss,已經(jīng)成立了一家新公司Strand Therapeutics,將這種基于rna的基因療法應用于癌癥免疫治療。
利用RNA,研究人員計劃開發(fā)能夠選擇性刺激免疫細胞攻擊腫瘤的回路,從而有可能針對轉(zhuǎn)移到身體難以觸及部位的腫瘤細胞。例如,由于存在使肺組織發(fā)炎的風險,用mRNA靶向肺癌等癌細胞已經(jīng)被證明是困難的。通過RNA電路,研究人員首先將他們的治療方法傳遞給肺內(nèi)的目標癌細胞類型,然后通過他們的基因電路,RNA將激活t細胞,從而可以治療癌癥在身體其他部位的轉(zhuǎn)移。
Becraft說:“我們希望引起一種免疫反應,這種免疫反應能夠檢測并治療全身其他部位的轉(zhuǎn)移。”“如果你能治療癌癥的一個部位,那么你的免疫系統(tǒng)就能處理剩下的部位,因為你現(xiàn)在已經(jīng)建立了針對它的免疫反應。”
研究人員說,使用這種RNA回路,醫(yī)生可以根據(jù)病人的反應來調(diào)整劑量。當病人的免疫系統(tǒng)受到過度刺激時(這可能是致命的),這種回路還提供了一種快速關(guān)閉治療性蛋白質(zhì)生產(chǎn)的方法。
在未來,研究人員希望開發(fā)出更復雜的既能診斷又能治療的電路——首先發(fā)現(xiàn)問題,比如腫瘤,然后生產(chǎn)出合適的藥物。
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