놀라다! 우리 몸은 유전자 치료를 위해 트로이 목마를 숨겨왔다

자연은 놀라운 의학적 돌파구를 숨깁니다.

받아 CRISPR, 변형 유전자 편집 도구. 그것은 낮은 박테리아 면역 방어 시스템에서 영감을 얻었고 유전 질환을 치료하고 암 치료를 강화하거나 심지어는 유전자를 편집하기로 결정했습니다. 수명 연장. 이제 CRISPR의 선구자 중 한 명인 Dr. Feng Zhang이 차세대 유전자 치료 및 RNA 백신. 이번에야말로 그의 팀은 우리 자신의 몸 속을 깊숙이 들여다보았다.

강력하지만 DNA 및 RNA 치료제가 작동하려면 세포에 장착해야 합니다. 과학자들은 일반적으로 새로운 유전 물질을 캡슐화하고 세포에 터널링하기 위해 바이러스 벡터(안전한 바이러스로 만든 전달 수단) 또는 지질 나노입자, 보호 지방의 작은 덩어리를 요구합니다.

문제? 우리 몸은 이물질, 특히 바람직하지 않은 면역 반응을 유발하는 물질을 좋아하지 않습니다. 더욱이 이러한 전달 시스템은 생물학적 우편 번호에 적합하지 않으며 종종 치료 영역에 초점을 맞추는 대신 전신에 무리를 줍니다. 이러한 "전달 문제"는 부작용이 거의 없는 효과적인 유전 의학을 위한 전투의 절반입니다.

"생물 의학계는 강력한 분자 치료제를 개발해 왔지만 정확하고 효율적인 방식으로 세포에 전달하는 것은 어려운 일입니다." 말했다 Broad Institute, McGovern Institute 및 MIT의 Zhang.

보내기를 입력합니다. 새로운 배송 플랫폼, 에 설명 과학, 순전한 독창성으로 눈부십니다. 해외 통신사에 의존하기 보다는 SEND(s임의로 선택할 수 있는 e내생 전자n세포에 대한 캡시드화 delivery)는 인간 단백질을 지휘하여 새로운 유전 요소를 운반하는 전달 수단을 만듭니다. 일련의 테스트에서 팀은 접시의 배양된 세포 내부에 RNA 화물 및 CRISPR 구성 요소를 삽입했습니다. 포장 공장 역할을 하는 세포는 인간 단백질을 사용하여 유전 물질을 캡슐화하여 치료제로 수집할 수 있는 작은 풍선 같은 혈관을 형성했습니다.

더 이상하게도 이 단백질의 출처는 진화를 통해 우리 자신의 게놈에 의해 아주 오래 전에 길들여진 바이러스 유전자에 의존합니다. 단백질은 본질적으로 인간이기 때문에 우리의 면역 체계를 촉발하지 않을 것입니다.

저자는 하나의 패키징 시스템만 시도했지만 훨씬 더 많은 것이 우리 게놈에 숨겨져 있습니다. 연구 저자인 Dr. Michael Segel은 “그게 정말 흥미로운 점입니다.”라고 말하면서 그들이 사용한 시스템이 독특하지 않다고 덧붙였습니다. "인간의 몸에는 치료 목적으로도 활용할 수 있는 다른 RNA 전달 시스템이 있을 것입니다."

신체의 운송 인프라

우리의 세포는 거대한 대화 상자입니다. 그리고 그들은 여러 전화선을 가지고 있습니다.

전기는 대중적인 것입니다. 그것은 부분적으로 뉴런을 네트워크와 심장 세포에 동기화된 상태로 유지합니다. 호르몬은 혈류의 화학 물질을 통해 몸의 반쪽에서 세포를 연결하는 또 다른 것입니다.

그러나 가장 이상한 것은 인간과 바이러스 사이의 오랜 휴전에서 비롯됩니다. 오늘날 인간 게놈을 샅샅이 뒤져보면 바이러스 DNA와 다른 유전적 요소가 우리 자신의 이중 나선 내부에 박혀 있다는 것이 분명합니다. 이러한 바이러스성 추가의 대부분은 원래 기능을 상실했습니다. 그러나 일부는 우리의 몸과 마음을 건설하기 위해 모집되었습니다.

다른 말로 알려진 유전자로 만들어진 단백질인 Arc를 취하십시오. 개그— 우리 게놈에서 흔히 볼 수 있는 핵심 바이러스 유전자. 아크는 기억 그랜드마스터: 우리가 배우면서 단백질은 생물학적 물질을 전달하는 작은 캡슐을 형성하여 새로운 기억을 신경망 레퍼토리에 결합하는 데 도움이 됩니다. 유사한 또 다른 단백질 개그, PEG10이라고 불리는, RNA를 붙잡을 수 있고 또한 태반을 개발하고 번식을 돕도록 거품이 많은 우주선을 형성할 수 있습니다.

PEG10이 유전 물질을 위한 판지 포장을 만드는 경우 우편 스탬프는 다른 바이러스 유전자 패밀리인 fusogens에서 온 것입니다. 유전자는 화물을 실은 각 우주선이 표적 세포에 도킹할 수 있도록 하는 일종의 우편 번호를 생성합니다.

원래는 바이러스성이지만 이 유전자는 우리 게놈으로 이동하여 세포가 정보를 공유할 수 있도록 하는 놀랍도록 특정한 수송 시스템에 적응했습니다. 기본적으로 아이스크림 볼(또는 떡 또는 만두)이며, 모든 종류의 충전물을 삽입할 수 있습니다. 우리 세포는 이미 유전 데이터로 채워진 이 생물학적 풍선을 사용하여 통신하기 때문에 우리 자신의 유전 구성 요소를 추가하는 과정을 가로채지 않겠습니까?

보내다

새로운 배송 시스템은 포장 유전자, 입력 코드 및 화물의 세 가지 구성 요소에 의존합니다.

탈출실을 해결하는 것과 마찬가지로 세포에서 유전 메시지가 나오려면 각각이 필요합니다. 첫 번째 단계는 화물 주위에 거품을 형성할 수 있는 인체 내부의 포장 유전자를 찾는 것입니다. 전산 조사를 통해 팀은 인간과 쥐의 게놈을 모두 스캔했습니다. 개그-유사 유전자 - 우리의 기억을 구축하는 데 도움이 되는 보호 캡슐을 형성하는 유전자와 유사합니다. 48명의 후보자가 처음에 화물 운송업체로 나타났습니다. 결국 팀은 MmPEG10이라는 단백질로 검색 범위를 좁혔습니다.

우리 몸에는 무해하지만 기원은 바이러스라고 저자들은 말했습니다. PEG10의 특별한 힘은 따뜻한 포옹입니다. 그것은 세포 내부의 RNA를 포착하고 그 주위에 거품을 형성하고 세포 모선에서 소형 우주선과 같은 거품을 분비할 수 있습니다. 놀랍게도, 이 우주선은 화물 선택에 매우 특별합니다. CRISPR 분석의 도움으로 팀은 기포가 특정 RNA 그룹에만 결합하여 화물로 운반한다는 것을 깨달았습니다.

다음 단계는 PEG10의 화물 선호도를 해킹하고 재프로그래밍하는 것이었습니다. 연구팀은 유전자 분석을 통해 캡슐이 화물을 인식하고 포장할 수 있는 PEG10 섹션을 발견했습니다. 화물과 관련하여 팀은 PEG10 우주선에 들어갈 수 있는 두 개의 유전자 "티켓" 또는 시퀀스를 추가하는 실험을 했습니다. 이는 승객이 차량 대시보드의 색상을 앱과 일치시켜 Lyft 드라이버를 인식하는 것과 거의 비슷합니다.

두 가지가 만나면 PEG10 "드라이버"는 유전자 라이더 주위를 소용돌이치는 단백질을 형성하여 세포 탈출을 목표로 분자 매개체를 구성하는 덩어리를 형성합니다.

그러나 방향은 어떻습니까? 여기에서 입력 코드 또는 fusogens가 필요합니다. Amazon 반환 코드와 마찬가지로 fusogens는 PEG10 택시 외부에 점을 찍는 단백질로, 다른 세포 유형과 조직 내부로 들어가도록 지시합니다. 다른 퓨조겐을 두드림으로써 팀은 마치 우편번호로 표시된 것처럼 유전자 화물이 어디로 가는지 지시할 수 있습니다.

모두 합쳐놓 넣기

SEND는 구성 요소의 세 가지 요소로, 각 구성 요소는 벡터를 사용하여 인코딩됩니다. 이는 세포로 터널링할 수 있는 작고 둥근 DNA 조각입니다.

일단 세포 안에 들어가면 마법이 일어납니다. 각 벡터는 세포의 단백질 제조 공장을 이용합니다. PEG10은 포장을 만들기 위해 공장을 운전합니다. Fusogen은 배송 전표로 포장에 점을 찍습니다. 그리고 SEND에 태그를 더 잘 붙일 수 있도록 수정된 화물 RNA는 최종 차량 내에 깔끔하게 포장되어 목적지를 향해 떠납니다.

Zhang은 "SEND 시스템에서 서로 다른 구성 요소를 혼합하고 일치시킴으로써 다양한 질병에 대한 치료제를 개발하기 위한 모듈식 플랫폼을 제공할 것이라고 믿습니다."라고 말했습니다.

개념 증명으로 팀은 SEND를 사용하여 원래 뇌암에서 파생된 접시의 세포에서 암 유발 유전자를 잘라내는 CRISPR 시스템을 제공했습니다. 이 시스템은 수용 세포에 있는 유전자의 약 60%를 효율적으로 잘라냅니다. 그러나 SEND가 CRISPR 구성 요소를 세포로 셔틀했을 때만 그렇게 했으며 SEND는 전송을 위해 맞춤 제작된 유전 물질만 전달한다는 것을 보여줍니다.

앞으로 팀은 동물 모델에서 SEND를 테스트하고 다양한 조직과 세포를 대상으로 하는 도구 상자를 설계하고 있습니다. 그들은 또한 SEND 플랫폼에 추가할 수 있는 고대 유전 성분에 대해 인간 게놈을 계속 조사할 것입니다.

Zhang은 “이 접근 방식을 계속해서 추진하게 되어 매우 기쁩니다. [그것은] 정말 강력한 개념입니다.”라고 말했습니다.

이미지 크레디트: 세포 내부에서 조립된 후 SEND 패키지가 출시되어 유전자 치료를 위해 수집됩니다. 사진 제공: McGovern Institute.

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