蛋白质“滑动”基因指令进入细胞的新基因治疗方法
约翰霍普金斯医学院的研究人员说，他们成功地利用细胞制造蛋白质的自然过程，将遗传指令“滑入”细胞，并产生这些细胞中缺失的关键蛋白质。如果进一步的研究证实了他们的概念验证结果，科学家们可能会有一种新的方法，可以针对各种可以用基因疗法治疗的疾病，针对特定的细胞类型。这些疾病包括影响大脑的神经退行性疾病，包括阿尔茨海默病、各种失明和某些癌症。
对于那些希望开发治疗细胞缺乏特定蛋白质的疾病的方法的人来说，在每个结构(如大脑)中精确定位导致疾病的细胞是至关重要的，以安全地启动某些基因的蛋白质制造过程赛斯·布莱克肖博士他是索尔·斯奈德神经科学系的神经科学教授，也是约翰·霍普金斯大学医学院细胞工程研究所的成员。他补充说，不能精确靶向病变细胞的疗法可能会对其他健康细胞产生意想不到的影响。
目前用于将蛋白质制造包送入细胞的两种方法在动物模型和人身上的有效性差异很大。Blackshaw说:“我们希望开发一种在临床前和临床模型中都广泛有用的基因表达传递工具。”
目前一种发送生化包裹的方法涉及所谓的“迷你启动子”，它可以指导特定DNA片段的表达或蛋白质制造过程。布莱克肖说，这种方法通常不能在正确的细胞类型中表达基因。
另一种方法被称为血清型介导的基因表达，涉及到传递工具，这些工具可以抓住附着在某些类型细胞表面的蛋白质。然而，Blackshaw说，这种方法只针对一种类型的细胞的能力是随机的，即使在动物模型上测试成功后，它们也经常在人身上失败。
目前的原理验证研究，描述于10月1日自然通讯，起源于先前的研究约翰·霍普金斯大学病理学助理教授凌志强博士他发表了“地图”，描述了不同类型的细胞如何使用信使RNA (DNA的近亲)的替代剪接来构建遗传模板，从而在细胞中产生一组不断变化的蛋白质。这些变化取决于单元格的类型和位置。细胞通常使用选择性剪接来改变细胞可以制造的蛋白质类型。
凌的地图绘制了细胞切掉内含子(即信使RNA的无关部分)，只留下遗传物质(即外显子)中实际表达或制造蛋白质的信息部分的模式。
然而，内含子通常非常大——有时有数百万个碱基对长，在目前可用的基因表达传递系统中太大了。凌发现，大约20%的替代剪接模式含有足够小的内含子DNA片段，可以打包到Blackshaw想要测试的基因表达传递系统中。
幸运的是，就他们的目的而言，替代剪接模式在小鼠和人类DNA中都是相似的，因此可能适用于临床前研究和临床应用。
Blackshaw和Ling与当时的博士后Alexei Bygrave(现在是塔夫茨大学的助理教授)一起，制作了可以通过良性病毒传递到细胞中的替代剪接信使RNA包。他们将这些包命名为SLED，即拼接链接表达设计。
当包裹滑进一个单元格时，它就会在那里打开。由于SLED系统并没有自然地整合到基因组中，研究团队添加了基因“启动子”，从包装好的SLED产品中激发蛋白质的生产。
约翰霍普金斯医学院的研究人员为实验室培养的兴奋性神经元和光感受器构建了SLED系统，并且能够在大约一半的时间内仅在这些细胞类型中产生蛋白质。目前的小型启动子系统通常在5%的时间内将蛋白质放在正确的位置。
该团队还将SLED包注射到视网膜中缺乏功能性PRPH2基因的光感受器的小鼠体内，这种基因会导致视网膜色素变性，一种影响视网膜的疾病。研究小组发现证据表明，SLED包装有助于在受治疗小鼠的光感受器中产生PRPH2蛋白质。
在实验室培养的人类眼部黑素瘤中，科学家只将SLED包注入缺乏SF3B1基因的黑素瘤细胞中。SLED包装释放出产生rna的蛋白质，使黑色素瘤细胞死亡。
Blackshaw说，SLED系统的最大潜力可能是与其他基因传递系统结合，他的实验室正在研究将内含子小型化的方法，以容纳更大尺寸的内含子进入SLED系统。
Blackshaw和Ling已经申请了涉及SLED技术的专利。
参考:凌平平，拜格雷夫AM，圣地亚哥CP，等。利用剪接依赖框架转移对基因表达的细胞特异性调控。Nat Commun．2022; 13(1): 5773。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 33523 - 2
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