कोशिकाओं को आणविक उपचार के लिए SEND पद्धति का अविष्कार
MIT के शोधकर्ताओं, एमआईटी में McGovern Institute for Brain Research, Howard Hughes Medical Institute और Broad Institute of MIT और Harvard ने कोशिकाओं को आणविक उपचार देने का एक नया तरीका विकसित किया है, जिसे SEND(Selective Endogenous eNcapsidation for cellular Delivery) कहा जाता है। SEND system को विभिन्न RNA कार्गो को एनकैप्सुलेट करने और वितरित करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है। SEND शरीर में प्राकृतिक प्रोटीन का उपयोग करता है जो वायरस जैसे कण बनाते हैं और RNA को बांधते हैं, और यह अन्य वितरण दृष्टिकोण की तुलना में कम प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को उत्तेजित कर सकता है।
नया delivery platform कुछ डेवलपमेंट के साथ कुशलतापूर्वक काम कर सकता है। यह आणविक दवाओं की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए वितरण विधियों का एक नया वर्ग खोल सकता है - जिसमें जीन संपादन और जीन प्रतिस्थापन शामिल हैं। इन उपचारों के लिए मौजूदा डिलीवरी वाहन अक्षम हो सकते हैं और बेतरतीब ढंग से कोशिकाओं के जीनोम में एकीकृत हो सकते हैं, और कुछ अवांछित प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को उत्तेजित कर सकते हैं। SEND के पास इन सीमाओं को पार करने का वादा है, जो आणविक दवा को तैनात करने के नए अवसर खोल सकता है।
CRISPR के अग्रणी 'Feng Zhang', जो इस study के senior author है , Broad Institute में core member है , McGovern Institute में investigator है , और MIT में the James and Patricia Poitras में Neuroscience के प्रोफेसर हैं। उसने कहा कि :- "बायोमेडिकल समुदाय शक्तिशाली आणविक चिकित्सा विज्ञान विकसित कर रहा है, लेकिन उन्हें सटीक और कुशल तरीके से कोशिकाओं तक पहुंचाना चुनौतीपूर्ण है। SEND में इन चुनौतियों से पार पाने की क्षमता है।" झांग हावर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट में एक अन्वेषक और एमआईटी के मस्तिष्क और संज्ञानात्मक विज्ञान और जैविक इंजीनियरिंग विभाग में प्रोफेसर भी हैं।
PEG10 नामक प्रोटीन CRISPR-Cas9 नामक जीन पर अनुसंधान
Reporting team बताती है कि, SEND मानव कोशिकाओं द्वारा बनाए गए अणुओं का लाभ उठाता है। SEND के केंद्र में PEG10 नामक एक प्रोटीन होता है, जो सामान्य रूप से अपने स्वयं के mRNA से बंधता है और इसके चारों ओर एक गोलाकार सुरक्षात्मक कैप्सूल बनाता है।अपने अध्ययन में, टीम ने पीईजी 10 को चुनिंदा पैकेज और अन्य आरएनए वितरित करने के लिए खास शोध किया। वैज्ञानिकों ने लक्षित जीन को संपादित करने के लिए माउस और मानव कोशिकाओं को CRISPR-Cas9 जीन संपादन प्रणाली देने के लिए SEND का उपयोग किया।
पहले लेखक Michael Segel (झांग की प्रयोगशाला में एक पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता) , और दूसरे लेखक और प्रयोगशाला में स्नातक छात्र Blake Lash ने कहा कि PEG10, RNA को स्थानांतरित करने की अपनी क्षमता में अद्वितीय नहीं है। "यही तो बहुत रोमांचक है। "इस अध्ययन से पता चलता है कि मानव शरीर में शायद अन्य RNA ट्रांसफर सिस्टम हैं जिन्हें चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है। यह वास्तव में कुछ प्रश्न भी उठाता है कि इन प्रोटीनों की प्राकृतिक भूमिका क्या हो सकती है?
PEG10 प्रोटीन स्वाभाविक रूप से मनुष्यों में मौजूद होता है और एक "retrotransposon" से प्राप्त होता है - जो एक वायरस जैसा आनुवंशिक तत्व है, जो लाखों साल पहले मानव पूर्वजों के जीनोम में एकीकृत हो गया था। समय के साथ, PEG10 को जीवन के लिए महत्वपूर्ण प्रोटीन के प्रदर्शनों की सूची का सह हिस्सा बनने के लिए शरीर द्वारा चुना गया है।
चार साल पहले, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि एक और रेट्रोट्रांसपोसन-व्युत्पन्न प्रोटीन, एआरसी, वायरस जैसी संरचनाएं बनाता है और कोशिकाओं के बीच आरएनए को स्थानांतरित करने में शामिल होता है। वैज्ञानिकों ने स्तनधारी कोशिकाओं में विशिष्ट आरएनए कार्गो को पैकेज और वितरित करने के लिए इन प्रोटीनों का सफलतापूर्वक उपयोग नहीं किया था, हालांकि इन अध्ययनों ने सुझाव दिया कि एक डिलीवरी प्लेटफॉर्म के रूप में रेट्रोट्रांसपोसन प्रोटीन को इंजीनियर करना संभव हो सकता है।
यह जानते हुए कि कुछ रेट्रोट्रांसपोसन-व्युत्पन्न प्रोटीन आणविक कार्गो को बांधने और पैकेज करने में सक्षम हैं, झांग की टीम ने इन प्रोटीनों को संभावित डिलीवरी वाहनों के रूप में बदल दिया। उन्होंने मानव जीनोम में इन प्रोटीनों के माध्यम से व्यवस्थित रूप से उन लोगों की खोज की जो सुरक्षात्मक कैप्सूल बना सकते हैं। अपने प्रारंभिक विश्लेषण में, टीम ने 48 मानव जीनों को प्रोटीन को कूटबद्ध करते हुए पाया जिसमें वह क्षमता हो सकती है। इनमें से 19 उम्मीदवार प्रोटीन चूहों और मनुष्यों दोनों में मौजूद थे। टीम ने जिस सेल लाइन का अध्ययन किया, उसमें PEG10 एक कुशल शटल के रूप में सामने आया; कोशिकाओं ने परीक्षण किए गए किसी भी अन्य प्रोटीन की तुलना में काफी अधिक PEG10 कण जारी किए। PEG10 कणों में भी ज्यादातर अपने स्वयं के mRNA होते हैं, यह सुझाव देते हुए कि PEG10 विशिष्ट RNA अणुओं को पैकेज करने में सक्षम हो सकता है।
एक मॉड्यूलर प्रणाली का विकास
PEG10 कैप्सूल पर फ्यूजोजेन्स को इंजीनियरिंग करके, शोधकर्ताओं को कैप्सूल को एक विशेष प्रकार के सेल, ऊतक या अंग को लक्षित करने में सक्षम होना चाहिए। इस लक्ष्य की दिशा में पहले कदम के रूप में, टीम ने दो अलग-अलग फ्यूजोजेन्स का इस्तेमाल ताकि सेंड कार्गो की डिलीवरी को सक्षम बनाया जा सके। जिनमें से एक मानव शरीर में पाया गया।
झांग ने कहा, "SEND सिस्टम में विभिन्न घटकों को मिलाकर और मिलान करके, हम मानते हैं कि यह विभिन्न बीमारियों के लिए चिकित्सीय उपाय विकसित करने के लिए एक मॉड्यूलर प्लेटफॉर्म प्रदान करेगा।"
gene therapy को आगे बढ़ाना
SEND प्रोटीन से बना होता है जो शरीर में स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होता है, जिसका अर्थ है कि यह प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को ट्रिगर नहीं कर सकता है। यदि आगे के अध्ययनों में इसका प्रदर्शन किया जाता है, तो शोधकर्ताओं का कहना है कि SEND न्यूनतम साइड इफेक्ट के साथ बार-बार जीन थेरेपी देने के अवसर खोल सकता है। लैश ने कहा, "SEND तकनीक वायरल डिलीवरी वैक्टर और लिपिड नैनोपार्टिकल्स को पूरक करेगी ताकि कोशिकाओं को जीन और एडिटिंग थैरेपी देने के तरीकों के टूलबॉक्स का विस्तार किया जा सके।"
इसके बाद, टीम जानवरों में SEND का परीक्षण करेगी और विभिन्न प्रकार के ऊतकों और कोशिकाओं को कार्गो पहुंचाने के लिए सिस्टम को आगे इंजीनियर करेगी। वे अन्य घटकों की पहचान करने के लिए मानव शरीर में इन प्रणालियों की प्राकृतिक विविधता की जांच करना जारी रखेंगे जिन्हें SEND प्लेटफॉर्म में जोड़ा जा सकता है।
झांग ने कहा, "हम इस दृष्टिकोण को आगे बढ़ाने के लिए उत्साहित हैं। हमारा मानना है कि हम नए आरएनए और अन्य संभावित उपचारों को पैकेज और वितरित करने के लिए मानव शरीर में डिलीवरी मार्ग को इंजीनियर करने के लिए पीईजी 10, और अधिकतर अन्य प्रोटीन का उपयोग कर सकते हैं, वास्तव में यह एक शक्तिशाली अवधारणा है।"
यह काम इनके सहयोग से हो सका:- Simons Center for the Social Brain at MIT; National Institutes of Health Intramural Research Program; National Institutes of Health grants 1R01-HG009761 and 1DP1-HL141201; Howard Hughes Medical Institute; Open Philanthropy; G. Harold and Leila Y. Mathers Charitable Foundation; Edward Mallinckrodt, Jr. Foundation; Poitras Center for Psychiatric Disorders Research at MIT; Hock E. Tan and K. Lisa Yang Center for Autism Research at MIT; Yang-Tan Center for Molecular Therapeutics at MIT; Lisa Yang; Phillips family; R. Metcalfe; and J. and P. Poitras.
लेख स्त्रोत:- Massachusetts Institute of Technology