驚き！ 私たちの体は遺伝子治療のためのトロイの木馬を隠し続けている

自然は驚くべき医学の進歩を隠しています。

取る CRISPR、変革的な遺伝子編集ツール。それは、低レベルの細菌免疫防御システムに触発され、遺伝性疾患の治療、癌治療の強化、さらには遺伝子編集に利用されることを選択しました。 寿命を延ばす。現在、CRISPR の先駆者の 1 人である Feng Zhang 博士が、次世代の遺伝子治療と RNAワクチン。今回だけ、彼のチームは私たち自身の体の奥深くを調べました。

DNA および RNA 治療薬は強力ですが、機能するには私たちの細胞に乗り込む必要があります。科学者は通常、ウイルスベクター（安全なウイルスから作られた輸送手段）、または脂質ナノ粒子（保護脂肪の小さな塊）を利用して、新しい遺伝物質をカプセル化し、細胞内にトンネルを作ります。

問題？私たちの体は異物、特に望ましくない免疫反応を引き起こす異物をあまり好みません。さらに、これらの配送システムは生物学的な郵便番号には適しておらず、治療部位に集中せずに体全体に群がることがよくあります。こうした「配送上の問題」は、副作用の少ない効果的な遺伝子治療を目指す戦いの半分を占めています。

「生物医学界は強力な分子治療薬を開発してきましたが、それを正確かつ効率的な方法で細胞に届けることは困難です。」 と ブロード研究所、マクガバン研究所、MIT の Zhang 氏。

「送信」と入力します。新しい配信プラットフォーム、 に記載 科学、その純粋な創意工夫に驚かされます。外国の通信事業者に頼るのではなく、SEND (s選択科目 e内因性電子n細胞のキャプシド化 delivery）は、ヒトのタンパク質を徴用して、新しい遺伝要素を運ぶ配送手段を作ります。一連のテストで、チームはシャーレ内の培養細胞内にRNAカーゴとCRISPRコンポーネントを埋め込んだ。この細胞は包装工場として機能し、ヒトのタンパク質を使用して遺伝物質をカプセル化し、治療として収集できる小さな風船のような容器を形成しました。

さらに奇妙なことに、これらのタンパク質の供給源は、はるか昔に進化を通じて私たち自身のゲノムによって家畜化されたウイルス遺伝子に依存しています。このタンパク質は本質的に人間のものであるため、私たちの免疫システムを引き起こす可能性は低いです。

著者らは 1 つのパッケージング システムのみを試しましたが、ゲノムにはさらに多くのパッケージング システムが隠されています。研究著者のマイケル・シーゲル博士は、「それがとても興味深いことだ」と述べ、彼らが使用したシステムは特別なものではないと付け加えた。 「人体にはおそらく、治療目的に利用できる他の RNA 伝達システムがあるでしょう。」

身体の輸送インフラ

私たちの細胞は巨大なおしゃべり箱です。そして、彼らは複数の電話回線を持っています。

電気は人気のあるものです。これは、ネットワークに接続されたニューロンと心臓細胞の同期を保つ役割の一部です。ホルモンもまた、血流中の化学物質を通じて体の半分の細胞を結びつけます。

しかし、最も奇妙なのは、人間とウイルスの間の長年にわたる休戦に由来します。今日、ヒトのゲノムを精査すると、私たち自身の二重らせんの中にウイルス DNA やその他の遺伝要素が埋め込まれていることが明らかです。これらのウイルス添加物のほとんどは、本来の機能を失っています。しかし、私たちの体と心を構築するために採用された人もいます。

Arc という別名で知られる遺伝子から作られたタンパク質を考えてみましょう。 ギャグ—私たちのゲノムに共通する核となるウイルス遺伝子。アークは、 メモリ グランドマスター: 私たちが学ぶにつれて、タンパク質は生物学的物質を伝達する小さなカプセルを形成し、それが今度は新しい記憶を私たちの神経ネットワークのレパートリーに定着させるのに役立ちます。これに似た別のタンパク質 ギャグPEG10と呼ばれるこの物質は、RNAを掴むことができ、胎盤の発達を助け、生殖を助けるために泡状の宇宙船を形成することもできます。

PEG10 が遺伝物質の段ボール包装を作成する場合、郵便切手は別のウイルス遺伝子ファミリーである fusogen に由来することになります。この遺伝子はある種の郵便番号を作成し、貨物を運ぶ各宇宙船が標的の細胞にドッキングできるようにします。

これらの遺伝子はもともとウイルス性のものでしたが、私たちのゲノムに侵入し、細胞が情報を共有できるようにする驚くほど特異的な輸送システムに適応しました。基本的にはアイスクリームボール (または餅や団子) で、そこにどんな種類の詰め物でも入れることができます。私たちの細胞はすでに遺伝データを詰めた生物学的風船を使って通信しているのですから、そのプロセスをハイジャックして私たち自身の遺伝的要素を加えてみてはいかがでしょうか?

SEND

新しい配送システムは、パッケージング遺伝子、エントリーコード、貨物という 3 つのコンポーネントに依存しています。

脱出室を解く場合と同様、遺伝子メッセージが細胞から出るためにはそれぞれが必要です。最初のステップは、荷物の周りに泡を形成できるパッケージング遺伝子を人体内で見つけることです。コンピューターによる調査を使用して、チームはヒトとマウスの両方のゲノムをスキャンしました。 ギャグ類似遺伝子 - 私たちの記憶を構築するのに役立つ保護カプセルを形成する遺伝子に似ています。当初は貨物運送業者として48社の候補が浮上した。最終的に、研究チームは MmPEG10 と呼ばれるタンパク質に検索を絞り込みました。

著者らによれば、ウイルスの起源はウイルスですが、私たちの体には無害です。 PEG10 の特別な力は、その温かい抱擁です。細胞内の RNA を捕捉し、その周囲に泡を形成し、細胞母船から小型宇宙船のように泡を分泌します。驚くべきことに、これらの宇宙船は積荷の選択にかなりのこだわりを持っています。研究チームは、CRISPR アッセイの助けを借りて、バブルが特定の RNA グループにのみ結合し、カーゴとして往復することを認識しました。

次のステップは、PEG10 の貨物設定をハッキングして再プログラムすることでした。研究チームは遺伝子分析により、カプセルが貨物を認識して梱包できるようにするPEG10に関するセクションを発見した。貨物に関しては、研究チームは10つの遺伝子「チケット」、つまりPEGXNUMX船に入ることができる配列を追加する実験を行った。これは、乗客が車のダッシュボードの色とアプリを照合することで Lyft のドライバーを認識するのとほぼ同じです。

両者が出会うと、PEG10「ドライバー」は遺伝子ライダーの周りを渦巻くタンパク質を形成し、分子ビヒクルを構成する塊を形成し、細胞から脱出することを目的とします。

しかし、道順についてはどうでしょうか？ここでエントリーコード、つまりフソージェンが登場します。Amazon の返品コードと同様、フソージェンは PEG10 タクシーの外側に点在するタンパク質で、さまざまな種類の細胞や組織の内部に入るように指示します。研究チームは、さまざまな融合遺伝子を使用することで、あたかも郵便番号でラベルが付けられているかのように、遺伝子貨物の行き先を指示することができる。

すべてをまとめる

SEND は 3 つのコンポーネントで構成されており、各コンポーネントはベクター (細胞内にトンネルを通すことができる小さくて丸い DNA 片) を使用してコード化されています。

ひとたび細胞に入ると、魔法が起こります。それぞれのベクターは細胞のタンパク質生成工場を利用します。 PEG10 は工場でパッキンを製造するのに役立ちます。 fusogen のパッケージには配送伝票が点在しています。そして、カーゴ RNA は、SEND にタグ付けしやすくするための修正を加えて、結果として得られる車両内にきちんと梱包され、目的地に向かって漂流します。

「SEND システム内のさまざまなコンポーネントを組み合わせて適合させることで、さまざまな疾患の治療法を開発するためのモジュール式プラットフォームが提供されると考えています」と Zhang 氏は述べています。

概念実証として、チームは SEND を使用して、もともと脳腫瘍に由来した皿内の細胞内の発がん遺伝子を切り取る CRISPR システムを提供しました。このシステムは、レシピエント細胞内の遺伝子の約 60 パーセントを効率的に切り出します。しかし、それが実現したのは、SEND が CRISPR コンポーネントを細胞内に送り込んだときだけであり、SEND がその輸送用にカスタマイズされた遺伝物質のみを配送することが示されました。

今後、チームは動物モデルで SEND をテストし、さまざまな組織や細胞をターゲットにするツールボックスを設計しています。彼らはまた、SEND プラットフォームに追加される可能性のある古代の遺伝的要素を見つけるためにヒトゲノムを調査し続けるでしょう。

「私たちはこのアプローチを推進し続けることに興奮しています。[これは]本当に強力なコンセプトです。」と Zhang 氏は述べています。

画像クレジット: 細胞内で組み立てられた後、SEND パッケージが放出され、遺伝子治療のために収集されます。写真提供：マクガバン研究所。

出典: https://singularityhub.com/2021/08/24/surprise-our-bodies-have-been-hiding-a-trojan-horse-for-gene-therapy/