دو روشی که در حال حاضر برای رساندن بستههای پروتئینساز به سلولها استفاده میشود، از نظر اثربخشی در مدلهای حیوانی و افراد متفاوت است. بلک شاو میگوید: «ما میخواستیم ابزاری برای انتقال بیان ژن ایجاد کنیم که به طور گسترده در مدلهای بالینی و بالینی مفید باشد.
Blackshaw و Ling برای ثبت اختراعات مربوط به فناوری SLED ثبت نام کرده اند.
نقشههای لینگ الگوهایی را ترسیم میکنند که توسط آن سلولها اینترونها یا بخشهای خارجی RNA پیامرسان را میبرند و فقط بخشهای اطلاعاتی ماده ژنتیکی یا اگزونها را که در واقع پروتئینها را بیان میکنند یا میسازند، باقی میگذارند.
با این حال، اینترون ها معمولاً بسیار بزرگ هستند -; گاهی اوقات میلیون ها جفت باز طولانی و بسیار بزرگ برای بسته بندی در سیستم های انتقال بیان ژن در حال حاضر موجود است. لینگ دریافت که حدود 20 درصد از الگوهای پیوند جایگزین حاوی بخشهایی از DNA اینترون هستند که به اندازه کافی کوچک هستند تا در سیستمهای انتقال بیان ژنی که بلکشاو میخواست آزمایش کند، بستهبندی شود.
مطالعه اثبات اصل فعلی، که در 1 اکتبر توضیح داده شده است ارتباطات طبیعتريشه در تحقيقات قبلي جان هاپكينز، استاديار آسيب شناسي جان هاپكينز، جاناتان لينگ، كه “نقشه هايي” را منتشر كرد كه نشان مي دهد چگونه انواع سلولي از پيوند جايگزين RNA پيام رسان، پسرعموي DNA، براي ساختن الگوهاي ژنتيكي استفاده مي كنند. مجموعه ای از پروتئین های در حال تغییر در سلول تغییرات به نوع و مکان سلول بستگی دارد. سلولها معمولاً از پیوند جایگزین برای تغییر انواع پروتئینهایی که یک سلول میتواند بسازد، استفاده میکنند.
Blackshaw میگوید بهترین پتانسیل سیستم SLED ممکن است در ترکیب با سایر سیستمهای تحویل ژن باشد و آزمایشگاه او به دنبال روشهایی برای کوچکسازی اینترونها برای قرار دادن اینترونهای بزرگتر در سیستمهای SLED است.
روش دیگر، به نام بیان ژن با واسطه سروتیپ، شامل تحویل ابزارهایی است که به پروتئین هایی متصل می شوند که سطح انواع خاصی از سلول ها را می پوشانند. با این حال، بلک شاو میگوید که چنین روشهایی در توانایی آنها برای هدف قرار دادن به طور خاص تنها یک نوع سلول هستند، و اغلب حتی پس از آزمایش موفقیتآمیز در مدلهای حیوانی در افراد کار نمیکنند.
این تیم همچنین بستههای SLED را با گیرندههای نوری در شبکیه که فاقد ژن عملکردی PRPH2 هستند، به موشها تزریق کردند که باعث ایجاد رتینیت پیگمانتوزا میشود، بیماری تأثیرگذار بر شبکیه. این تیم شواهدی پیدا کردند مبنی بر اینکه بستههای SLED به تولید پروتئینهای PRPH2 در گیرندههای نوری موشهای تحت درمان کمک کردند.
محققان پزشکی جان هاپکینز سیستمهای SLED را برای نورونهای تحریککننده و گیرندههای نوری کشتشده در آزمایشگاه ساختند و توانستند تقریباً نیمی از زمانها را منحصراً در آن نوع سلولها پروتئین تولید کنند. سیستم های minipromoter فعلی معمولاً پروتئین ها را در حدود 5٪ مواقع در مکان مناسب دریافت می کنند.
ست بلکشاو میگوید، برای کسانی که به دنبال توسعه درمانهایی برای بیماریهایی هستند که سلولها فاقد پروتئین خاصی هستند، مهم است که دقیقاً سلولهای عامل بیماری را در هر ساختار، مانند مغز، هدف قرار دهند تا با خیال راحت فرآیند پروتئینسازی ژنهای خاص را آغاز کنند. دکترا، استاد علوم اعصاب در گروه علوم اعصاب سول اسنایدر و عضو موسسه مهندسی سلول در دانشکده پزشکی دانشگاه جان هاپکینز. او می افزاید، درمان هایی که دقیقاً سلول های بیمار را هدف قرار نمی دهند، می توانند اثرات ناخواسته ای در سایر سلول های سالم داشته باشند.
مرجع مجله:
Blackshaw و Ling همراه با همکار پسادکتری آن زمان الکسی بایگریو، که اکنون استادیار دانشگاه تافتس است، بستههایی از RNA پیامرسان جایگزین را ساختند که میتوانست از طریق یک ویروس خوشخیم به سلولها منتقل شود. آنها بسته ها را SLED نامیدند، برای طراحی بیان پیوندی.
لینگ، جی پی، و همکاران (2022) تنظیم خاص سلولی بیان ژن با استفاده از تغییر چارچوب وابسته به پیرایش. ارتباطات طبیعت. doi.org/10.1038/s41467-022-33523-2.
محققان پزشکی جانز هاپکینز می گویند که با موفقیت از فرآیند طبیعی سلول برای ساخت پروتئین استفاده کرده اند تا دستورالعمل های ژنتیکی را به داخل سلول “لغزش” داده و پروتئین های حیاتی را که از آن سلول ها وجود ندارد تولید کنند. اگر مطالعات بیشتر نتایج اثبات مفهوم آنها را تأیید کند، دانشمندان ممکن است روش جدیدی برای هدف قرار دادن انواع سلول های خاص برای انواع اختلالات که می توانند با ژن درمانی درمان شوند، داشته باشند. چنین اختلالاتی شامل بیماری های تخریب کننده عصبی است که بر مغز تأثیر می گذارد، از جمله بیماری آلزایمر، انواع نابینایی و برخی سرطان ها.
هنگامی که بسته به یک سلول می لغزد، در آنجا باز می شود. از آنجایی که سیستم SLED به طور طبیعی در ژنوم ادغام نشده است، تیم تحقیقاتی “موجدان” ژنتیکی را اضافه کردند که جرقه تولید پروتئین از محصول بسته بندی شده SLED را می دهد.
در ملانومهای چشمی انسان که در آزمایشگاه کشت شدهاند، دانشمندان بستههای SLED را فقط به سلولهای ملانومایی که فاقد ژن SF3B1 هستند، تحویل دادند. بسته SLED پروتئین تولید کننده RNA را آزاد کرد که باعث مرگ سلول های ملانوما شد.
خوشبختانه، برای اهداف آنها، الگوهای پیوند جایگزین در DNA موش و انسان مشابه بودند، و بنابراین به طور بالقوه برای تحقیقات پیش بالینی و استفاده بالینی قابل استفاده بودند.
منبع:
یکی از روشهای کنونی ارسال بستههای بیوشیمیایی شامل بهاصطلاح «پرموتورهای کوچک» است که بیان یا فرآیند ساخت پروتئین بخشهای خاصی از DNA را هدایت میکنند. Blackshaw می گوید که این روش اغلب در بیان ژن در نوع سلولی مناسب ناکام است.