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基于RNA的基因疗法相对于传统的DNA疗法更有效

文章出处:未知 责任编辑:编辑赵 作者:编辑赵 发表时间:2018-10-18 14:56

将功能基因传递到细胞中以取代突变基因,这种方法被称为基因疗法,它具有治疗多种疾病的潜力。最初,基因疗法是将基因传递给患病细胞的DNA,但许多科学家现在正在探索使用RNA的可能性,这可以提供更好的安全性和更容易的传递。

麻省理工学院的生物工程师现在设计了一种方法来调节RNA进入细胞后的表达,使他们能够精确控制患者接受的蛋白质剂量。这项技术可以让医生更准确地为个体患者量身定制治疗,并且如有必要,它还提供了一种快速关闭基因的方法。

“我们可以非常谨慎地控制不同基因的表达方式,”麻省理工学院研究生,该研究的主要作者之一Jacob Becraft说,该研究出现在10月16日出版的“ 自然 - 化学生物学”杂志上。“从历史上看,基因疗法遇到了有关安全性的问题,但随着合成生物学的新进展,我们可以创造全新的”智能疗法“范例,积极地与患者自身细胞接触,以提高疗效和安全性。”

Becraft和他在麻省理工学院的同事已经成立了一家公司,以进一步发展这种方法,最初的重点是癌症治疗。波士顿大学最近获得博士学位的Tyler Wagner也是该论文的第一作者。麻省理工学院前麻省理工学院博士后组织Tasuku Kitada和麻省理工学院生物工程教授Ron Weiss是资深作者。

到目前为止,只有少数基因疗法被批准用于人类,但科学家正在研究和测试新的基因疗法治疗疾病,如镰状细胞性贫血,血友病和先天性眼病等等。

作为基因治疗的工具,DNA可能难以使用。当由合成纳米颗粒携带时,必须将颗粒递送到细胞核,这可能是低效的。病毒对DN​​A的传递效率更高; 然而,它们可能具有免疫原性,难以生产和昂贵,并且通常将它们的DNA整合到细胞自身的基因组中,限制了它们在基因治疗中的适用性。

信使RNA或mRNA提供更直接,非永久性的方式来改变细胞的基因表达。在所有活细胞中,mRNA携带DNA中包含的信息的拷贝到称为核糖体的细胞器,其组装由基因编码的蛋白质。因此,通过提供编码特定基因的mRNA,科学家们可以诱导产生所需的蛋白质,而不必将遗传物质带入细胞核或将其整合到基因组中。

为了使基于RNA的基因治疗更有效,麻省理工学院的研究小组开始在RNA进入细胞后精确控制治疗性蛋白质的产生。为此,他们决定采用合成生物学原理,以便对RNA合成DNA电路进行精确编程。

研究人员的新电路由单链RNA组成,其中包括所需治疗蛋白的基因以及控制治疗蛋白表达的RNA结合蛋白的基因。

“由于复制的动态特性,电路的性能可以调整,以允许不同的蛋白质在不同的时间表达,所有这些都来自相同的RNA链,”Becraft说。

这使研究人员能够通过使用与RNA结合蛋白相互作用的“小分子”药物在正确的时间打开电路。当将已经FDA批准的多西环素药物添加到细胞中时,它可以稳定或破坏RNA和RNA结合蛋白之间的相互作用,这取决于电路的设计方式。这种相互作用决定了蛋白质是否阻断RNA基因的表达。

在之前的一项研究中,研究人员还表明,他们可以在细胞特异性中建立细胞特异性,从而使RNA仅在靶细胞中发挥活性。

研究人员开始研究的公司Strand Therapeutics目前正致力于将这种方法应用于癌症免疫治疗 - 一种新的治疗策略,包括刺激患者自身的免疫系统来攻击肿瘤。

利用RNA,研究人员计划开发能够选择性地刺激免疫细胞攻击肿瘤的电路,从而可以靶向已经转移到难以进入身体部位的肿瘤细胞。例如,已证明难以用mRNA靶向癌细胞(例如肺损伤),因为存在使肺组织发炎的风险。利用RNA电路,研究人员首先将其治疗方法应用于肺内的靶向癌细胞类型,通过其遗传回路,RNA可以激活可以治疗癌症在体内其他部位转移的T细胞。

“希望是引发一种免疫反应,能够在整个身体内发现和治疗其他转移灶,”Becraft说。“如果你能够治疗癌症的一个部位,那么你的免疫系统会照顾其余部分,因为你现在已经建立了针对它的免疫反应。”

研究人员表示,使用这些RNA电路,医生可以根据患者的反应情况调整剂量。在患者的免疫系统过度刺激的情况下,这些回路还提供了一种快速关闭治疗性蛋白质产生的方法,这可能是致命的。

在未来,研究人员希望开发更复杂的电路,既可以诊断肿瘤的存在并为之后生产合适的药物提供线索。

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