Д.А. Абдусадык ¹, А.Ж. Бейсенова ¹

1. НАО «Казахский Национальный Медицинский университет имени Асфендиярова», Алматы, Республика Казахстан

DOI: https://www.doi.org/10.52532/2521-6414-2023-2-68-64-68

УДК: 616-006:577.21

Год: 2023 выпуск: 68 номер: 2 страницы: 64-68

Скачать PDF:

АННОТАЦИЯ

Актуальность: Рак остается одной из ведущих причин смертности в Казахстане, и CRISPR/Cas9 предлагает возможные решения для его лечения. Кластеризованные, регулярно чередующиеся короткие палиндромные повторы / CRISPR-ассоциированный белок 9 (CRISPR/Cas9) – это система, которую бактерии используют для расщепления чужеродных захватчиков. Система была признана многообещающей в отношении терапии рака, поскольку позволяет исследователям редактировать гены раковых клеток.
Данная система требует дополнительных испытаний, поэтому важно повысить осведомленность студентов и потенциальных инвесторов об этой методике, а также привлечь внимание к текущим проблемам, которые могут стать исследовательскими возможностями.
Цель исследования – проанализировать и предоставить актуальную информацию из авторитетных научных журналов о текущем статусе использования системы CRISPR/Cas9 в терапии рака студентам-медикам и исследователям. В этом исследовательском документе также освещаются проблемы, связанные с внедрением Crispr/Cas9 в клинических условиях для лечения рака.
Методы: Проведено исследование по научной литературе и базам данных (база данных PubMed, научный журнал Nature).
Результаты: Полученные результаты указывают, что ученым следует сосредоточиться на улучшении типов и структуры белка Cas, а также методов доставки, включая невирусные методы доставки (частицы на основе липосом, гибридные векторы, наночастицы золота и внеклеточные везикулы), чтобы способствовать улучшению текущего состояния средств для лечения рака.
Заключение: CRISPR / Cas9 – важный метод, который все еще сопряжен с трудностями, которые следует превратить в возможности для исследований. Текущие проблемы включают форму и структуру Cas-нуклеазы, типы инженерии (in vivo против ex vivo) и разнообразие методов доставки. Каждый вид способа доставки имеет свои плюсы и минусы и требует дальнейшего изучения. В частности, невирусные векторы, такие как частицы на основе липосом, внеклеточные везикулы, гибридные везикулы и наночастицы золота, должны быть в центре будущих исследований.
Ключевые слова: CRISPR, Cas9, рак, онкология, векторы доставки, наночастицы.

Список использованных источников:

1. Song X., Liu C., Wang, N. Delivery of CRISPR/Cas systems for cancer gene therapy and immunotherapy // Adv. Drug Deliv. Rev. – 2021. – P. 158-180.https://doi.org/10.1016/j.addr.2020.04.010
2. Eyquem J., Mansilla-Soto J., Giavridis T., Van der Stegen S.J., Hamieh M., Cunanan K.M., Odak A., Gonen M., Sadelain M. Targeting a CAR to the TRAC locus with CRISPR/Cas9 enhances tumour rejection // Nature.– 2017. – Vol.543. – P.113–117.10.1038/nature21405
3. Rafii S., Tashkandi E., Bukhari N., Al-Shamsi H.O. Current Status of CRISPR/Cas9 Application in Clinical Cancer Research: Opportunities and Challenges // Cancers. – 2022. – Vol.14(4). –P.947. https://doi.org/10.3390/cancers14040947
4. Li T., Yang Y., QiH.CRISPR/Cas9 therapeutics: progress and prospects // Sig. Transduct. Target Ther.–2023. – Vol. 8(1). – Art. no.36. https://doi.org/10.1038/s41392-023-01309-7
5. Qi L.S., Larson M.H., Gilbert L.A., Doudna J.A., Weissman J.S., Arkin A.P., Lim W.A. Repurposing CRISPR as an RNA-guided platform for sequence-specific control of gene expression // Cell. – 2013. – Vol.152 –P.1173-1183.https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.02.022
6. Liu X.S., Wu H., Ji X., Stelzer Y., Wu X., Czauderna S., Shu J., Dadon D., Young R.A., Jaenisch R. Editing DNA methylation in the mammalian genome // Cell. – 2016 – Vol.206 (167). – P.233-247.https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.08.056
7. Smith T.T, Stephan S.B., Moffett H.F., McKnight L.E., Ji W., Reiman D., Bonagofski E.,Wohlfahrt M.E., Pillai S.P.S., Stephan M.T. In situ programming of leukaemia-specific T cells using synthetic DNA nanocarriers // Nature Nanotech. –2017. –Vol.12.– P.813-820. https://doi.org/10.1038/nnano.2017.57
8. Charlesworth C.T., Deshpande P.S., Dever D.P., Camarena J., LemgartVol.T., Cromer M.K.,Vakulskas C.A., Collingwood M.A., Zhang L., Bode N.M., Behlke M.A., Dejene B.,Cieniewicz B.,Romano R., Lesch B.J., Gomez-Ospina N., Mantri S., Pavel-Dinu M.,Weinberg K.I., Porteus M.H. Identification of preexisting adaptive immunity to Cas9 proteins in humans // Nature Med.– 2019. – Vol.25 – P.249-254. https://doi.org/10.1038/s41591-018-0326-x
9. Wagner D.L., Amini L., Wendering D.J., Burkhardt L.M., Akyuz L., Reinke P., Volk H.D.,Schmueck-Henneresse M. High prevalence of Streptococcus pyogenes Cas9-reactive T cells within the adult human population// Nature Med. – 2019. – Vol.25. – P.242-248. https://doi.org/10.1038/s41591-018-0204-6
10. Senís E., Fatouros C., Große S., Wiedtke E., Niopek D., Mueller A.K., Börner K., Grimm D.CRISPR/Cas9-mediated genome engineering: An adeno-associated viral (AAV) vector toolbox // Biotech. J. – 2014. – Vol.9 – P.1402-1412. https://doi.org/10.1002/biot.201400046
11. Rosenblum D., Gutkin A., Kedmi R., Ramishetti S., Veiga N., Jacobi A.M., Schubert M.S., Friedmann-Morvinski D., Cohen Z.R., Behlke M.A., Lieberman J., Peer D. CRISPR-Cas9 genome editing using targeted lipid nanoparticles for cancer therapy // Sci. Adv. – 2020. – Vol. 6(47). – Art. no. eabc9450. https://doi.org/10.1126/sciadv.abc9450
12. Xu C.L., Ruan M.Z.C., Mahajan V.B., Tsang S.H. Viral Delivery Systems for CRISPR // Viruses. – 2019. – Vol. 11(1). – P. 28. https://doi.org/10.3390/v11010028
13. Chen F., Alphonse M., Liu Q. Strategies for non-viral nanoparticle-based delivery of CRISPR/Cas9 therapeutics // WIREs Nanomed. Nanobiotechnol. – 2020. – Vol. 12. – Art. no. e1609. https://doi.org/10.1002/wnan.1609
14. BalonK., Sheriff A., Jackow J., Laczmanski L. Targeting Cancer with CRISPR/Cas9-Based Therapy // Int. J. Mol. Sci. – 2022. – Vol. 23 (1). – P. 573. https://doi.org/10.3390/ijms23010573
15. El Andaloussi S., Mäger I., Breakefield X.O., Wood M.J. Extracellular vesicles: Biology and emerging therapeutic opportunities // Nat. Rev. Drug Discov. – 2013. – Vol.12 (5). – P.347-357. https://doi.org/10.1038/nrd3978.
16. Babuta M., Furi I., Bala S., Bukong T.N., Lowe P., Catalano D., Calenda C., Kodys K., Szabo G. Dysregulated autophagy and lysosome function are linked to exosome production by micro-RNA in alcoholic liver disease // Hepatology.– 2019. – Vol.70 – P. 2123-2141. https://doi.org/10.1002/hep.30766
17. Xu Q., Zhang Z., Zhao L., Qin Y., Cai H., Geng Z., Zhu X., Zhang W., Zhang Y., Tan J. Tropism-facilitated delivery of CRISPR/Cas9 system with chimeric antigen receptor-extracellular vesicles against B-cell malignancies // J. Control. Release.– 2020 – Vol. 326. – P.455-467. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2020.07.033.
18. DuanL., Xu L., Xu X., Qin Z., Zhou X., Xiao Y., Liang Y., Xia J. Exosome-mediated delivery of gene vectors for gene therapy // Nanoscale. – 2021. – Vol. 13. – P. 1387-1397. https://doi.org/10.1039/d0nr07622h
19. Meliani A., Boisgerault F., Fitzpatrick Z., Marmier S., Leborgne C., Collaud F. Enhanced liver gene transfer and evasion of preexisting humoral immunity with exosome-enveloped AAV vectors. // Blood Adv. – 2017. – Vol. 1. – P.2019-2031. https://doi.org/10.1182/bloodadvances.2017010181
20. Ahmadi S.E., Soleymani M., Shahriyary F., Amirzargar M.R., Ofoghi M., Fattahi M.D., Safa M. Viral vectors and extracellular vesicles: Innate delivery systems utilized in CRISPR/Cas-mediated cancer therapy // Cancer Gene Ther. – 2023. – Vol.28 (1). – P. 19. https://doi.org/10.1038/s41417-023-00597-z.
21. Orefice N.S., Souchet B., Braudeau J., Alves S., Piguet F., Collaud F. Real-time monitoring of exosome enveloped-AAV spreading by endomicroscopy approach: A new tool for gene delivery in the brain // Mol. Ther. Methods Clin. Dev. – 2019. – Vol.14. – P.237-251. https://doi.org/10.1016/j.omtm.2019.06.005
22. Amina S.J., Guo B. A Review on the synthesis and functionalization of gold nanoparticles as a drug delivery vehicle // Int. J. Nanomed. – 2020.– Vol. 7 (15). – P.9823-9857. https://doi.org/10.2147/IJN.S279094
23. Wang P., Zhang L., Zheng W., Cong L., Guo Z., Xie Y., Wang L., Tang R., Feng Q., Hamada Y., Gonda K., Hu Z., Wu X., Jiang X. Thermo-triggered release of CRISPR-Cas9 System by lipid-encapsulated gold nanoparticles for tumor therapy // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. – 2018. – Vol.57 (6). – P.1491-1496. https://doi.org/10.1002/anie.201708689