Новая система доставит в клетку мРНК, упакованную в белок PEG10

Лаборатория Фэна Чжана (Институт Бродов) совместно с группой Евгения Кунина (Национальные институты здоровья) разработала систему таргетной доставки мРНК, в основе которой лежит белок млекопитающих PEG10.

PEG10 произошел от белка gag, ген которого когда-то внедрился в геном млекопитающих вместе с ретротранспозоном c длинными концевыми повторами. PEG10, как и некоторые другие белки-гомологи gag, формирует капсидоподобные структуры, которые секретируются в составе внеклеточных везикул. Капсидоподобные структуры в этих везикулах обернуты клеточной мембраной. Всю эту конструкцию называют вирусоподобными частицами (virus-like particles, VLP).

Авторы новой работы оверэкспрессировали PEG10 в клетках, отделили фракцию VLP центрифугированием и проанализировали ее. РНК-секвенирование показало, что внутри VLP, формируемых PEG10, содержится его же мРНК. На основе таких VLP ученые создали платформу SEND для доставки синтетической мРНК в клетки.

Для получения вирусоподобных частиц, содержащих нужную мРНК, клетки-упаковщики трансфицировали тремя плазмидами. Первая кодировала белок PEG10; вторая — полезную нагрузку, то есть синтетическую мРНК; третья несла ген фузогена — вирусного мембранного белка, который обеспечивает проникновение частиц в клетки.

С помощью метода eCLIP (enhanced crosslinking and immunoprecipitation) авторы определили участки мРНК PEG10, ответственные за связывание с самим белком PEG10 и обеспечивающие упаковку мРНК в белок. Такие участки находились в 3’- и 5’-нетранслируемых областях (UTR), а также в кодирующей последовательности. Чтобы синтетическая мРНК так же упаковывалась в PEG10, ученые фланкировали конструкцию участками из 3’ и 5’ UTR. При этом состав кодонов в гене PEG10 оптимизировали так, чтобы собственная мРНК PEG10 не попадала в VLP.

Таким образом, платформа SEND состоит из трех компонента: белка PEG10, ген которого оптимизирован, синтетической мРНК, содержащей сигналы упаковки, и белка-фузогена. Платформу протестировали на клеточных культурах. С ее помощью доставляли нуклеазу SpCas9 в мышиные клетки N2a, конститутивно экспрессирующие sgRNA против локуса MmKras. По данным NGS-анализа, инделы в локусе-мишени происходили с частотой 60%.

Авторы полагают, что в будущем платформа SEND может найти медицинское применение. Так как платформа основана на эндогенном белке PEG10, ее иммуногенность должна быть минимальной, что позволит вводить ее в организм многократно.

«Нам нужно понять, насколько хорошо система может работать in vivo, и доработать ее для доставки грузов к различным тканям и клеткам. Мы также продолжим исследовать разнообразие таких систем в организме человека, чтобы определить другие белки, которые можно использовать для платформы SEND», — говорит один из авторов работы Блэйк Лэш, аспирант Института Бродов, в интервью для Technology Networks.