Новые разработки в области точечной доставки лекарств

Изменив вирусный белок, ученые Университета Райса обнаружили путь к вирусоподобным наноразмерным устройствам, которые могут доставлять лекарства в клетки.

Белок является одним из трех, которые составляют защитную оболочку, называемую капсидом, из природных адено-ассоциированных вирусов (AAV). Постепенно сделав меньшие версии белка, исследователи сделали капсиды с уникальными способностями и много узнали о механизмах AAV.

Райан - биоинженер Junghae Suh изучает манипуляции безвредными AAV для доставки полезных грузов, таких как химиотерапевтические препараты. Ее исследования привели к развитию вирусов, которые могут быть активированы светом или внеклеточными протеазами, связанными с определенными заболеваниями.

AAV небольшие - около 25 нанометров - и содержат одну нить ДНК внутри жестких капсидов, которые состоят из мозаики белков, известных как VP1, VP2 и VP3. AAV были использованы для доставки полезных данных генной терапии, но никто не выяснил, как капсиды AAV физически перенастраиваются, когда срабатывают внешние раздражители. Это и была отправная точка для ее лаборатории.

«Этот вирус имеет собственные пептидные (мелкие белковые) домены, скрытые внутри капсида», - сказала она. «Когда вирус заражает клетку, он ощущает низкий уровень рН и другие эндосомные факторы, и эти пептидные домены выходят на поверхность капсида вируса. Это конформационное изменение, которое мы назвали «активируемым пептидным дисплеем», важно для вируса, потому что наружные домены разрушают эндосомальную мембрану и позволяют вирусу продвинуться в цитоплазму», - сказал Сух. «Кроме того, последовательности ядерной локализации в этих областях позволяют вирусу проходить в ядро. Мы полагали, что мы можем заменить эту функциональность чем-то другим».

Сух и ведущий автор и аспирант Rice Nicole Thadani считают, что их мутантные AAV могут стать «биокоммутирующими наночастицами», которые обнаруживают и обрабатывают экологические входы и производят контролируемые результаты. Модификация капсида - это первый шаг.

Из трех природных белков капсидов могут быть инициированы только VP1 и VP2, чтобы выявить их функциональные пептиды, но ни один из них не может сделать капсид сам по себе. Более короткие VP3 могут сами формировать капсиды, но не отображать пептиды. Это ограничивает количество пептидов, которые могут быть выставлены, поэтому Сух, Тадани и их соавторы решили изменить соотношение. Это привело к усечению VP2 и синтезу мозаичных капсидов с VP3, что привело к успешному изменению количества подвергаемых воздействию пептидов. Основываясь на предыдущих исследованиях, они вставили общую метку гексагистидина, которая позволила легко контролировать поверхностное отображение области пептида.

«Мы хотели повысить активную способность белка до того, что происходит в нативном вирусном капсиде», - сказал Тадани. «Вместо того, чтобы отображать только пять копий пептида на капсид, теперь мы можем отображать 20 или 30 и получать настолько большую биоактивность, насколько мы захотим».

«Вирусы развились, чтобы очень эффективно вторгнуться в клетки», - сказал Сух. «Мы хотим использовать наш вирус в качестве платформы наночастиц для более эффективной доставки терапевтических средств на основе белка или пептида в клетки. Мы хотим использовать то, что уже создано, немного настроить и использовать его для наших целей».