Китайські вчені розробили засіб доставки системи редагування геному, який дозволяє включити її в організмі тварини тільки в потрібному місці за допомогою інфрачервоного випромінювання. Для цього білок Cas9, заряджений напрямною РНК, пришили до ап-конверсійних наночастинок за допомогою фоточутливого лінкера. Як доповідають автори статті в, за допомогою таких наночастинок, заряджених проти одного з онкогенів, їм вдалося пригальмувати зростання пухлини у мишей.
Системи редагування геному, зокрема, CRISPR-Cas9, дозволяють вже в дорослому організмі спрямовано змінити експресію гена тільки в конкретному органі або пухлині, проте для безпечного використання бажано обмежити їх активність не тільки в просторі, але і в часі. Для цього вчені розробляють системи, які за замовчуванням неактивні, але їх можна включити спрямованим фізичним впливом. Наприклад, ми розповідали про спробовані вірусні наночастинки з CRISPR-Cas9, які проникають в клітини тільки під дією магніту.
Ще один зручний спосіб запустити процес в окремому органі - ближнє інфрачервоне випромінювання, яке добре проникає через тканини. Саме цей спосіб вибрали дослідники з Університету Нанкіна (Китай), щоб вивільняти комплекси Cas9 c РНК всередині пухлини в потрібний час. Як засіб доставки системи редагування вчені вибрали ап-конверсійні наночастинки, доповані лантаноїдами, які перетворюють інфрачервоне випромінювання на ультрафіолет і видиме світло (детальніше ми розповідали про застосування таких частинок в оптогенетиці тут). До наночастинок пришили Cas9 за допомогою фоторозщеплюваного лінкера (гідроксиметил-нітробензойної кислоти). Після потрапляння в клітини і впливу інфрачервоного випромінювання частинки перетворюють його на ультрафіолет, який розщеплює лінкер і вивільняє Cas9. Комплекс Cas9-РНК вже потрапляє в ядро і вносить мутацію в потрібний ген.
Для експерименту на мишах автори роботи зарядили Cas9 напрямної РНК проти гена PLK-1, підвищена експресія якого асоційована з багатьма типами раку, і придушення якого в пухлинних клітинах викликає апоптоз. З'ясувалося, що при внутрішньовенній доставці наночастинок вони в основному акумулюються в печінці і селезінці, тому найбільш ефективно колоти їх прямо в пухлину. Мишам з прищепленою пухлиною з клітин людської аденокарциноми легені робили ін'єкцію наночастинок, а потім протягом 20 днів впливали на пухлину ближнім інфрачервоним випромінюванням. В результаті пухлина не зникла зовсім, але її зріст у мишей з досвідченої групи помітно загальмувався.
Автори, тим не менш, визнали, що пухлини, в які можна зробити ін'єкцію, зазвичай можна видалити за допомогою операції, тому тепер перед ними стоїть завдання модифікувати частинки так, щоб вони могли доставляти Cas в потрібне місце при системному введенні.
Ми також розповідали, як вчені пришили комплекси з Cas9 до золотих наночастинок, і з їх допомогою змогли керувати експресією генів у мозку дорослих тварин.