여기에서는 골내 주사를 통해 ABE로 코팅된 키토산을 골수에 직접 전달하는 유전자 치료 방법을 제시합니다.
방법 논문
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여기에서는 골내 주사를 통해 ABE로 코팅된 키토산을 골수에 직접 전달하는 유전자 치료 방법을 제시합니다.
외인성 플라스미드를 실험 동물에 전달하는 것은 유전자 기능 조사, 질병 메커니즘 해명, 약물 효능 평가 등 생물 의학 연구에서 매우 중요합니다. 그러나, 현재 방법의 transfection 효율은 상대적으로 낮으며, 장기 유전자 발현을 위한 plasmids의 도입은 면역 체계에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 이러한 한계를 해결하기 위해 키토산을 활용하여 아데닌 염기 편집기(ABE) 플라스미드를 캡슐화한 다음 골내 주사를 통해 복합체를 마우스의 골수에 직접 전달하는 새로운 방법을 개발하고 조사했습니다. 본 연구에서는 파골세포 분화와 밀접한 관련이 있는 CaMK II δ 유전자를 표적으로 하기 위해 키토산을 활용하여 ABE CaMK II δ 플라스미드를 캡슐화하였습니다. 골내 주사를 통해 플라스미드 화물을 골수강에 직접 주입했습니다. 그 결과, 수용 마우스의 A1 유전자 자리에서 14.27%, A2 유전자 자리에서 10.69%의 높은 생체 내 편집 효율을 보여주었습니다. 이 새로운 전략은 비정상적인 파골세포 기능으로 인한 질병에 특히 적합할 뿐만 아니라 유전자 치료 분야를 발전시킬 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있습니다.
유전자 치료는 생물의학 연구 분야에서 유망한 접근법으로 부상하고 있습니다 1,2. 특정 유전자의 발현을 조절하고 치료 효과를 연구하기 위해 실험 동물에 외부 플라스미드를 도입하여 다양한 질환을 치료할 수 있는 가능성을 제공합니다. 그러나 기존의 전달 방법은 효과와 안전성을 제한하는 몇 가지 문제에 직면했습니다3. 우려 사항으로는 낮은 transfection efficiency, 높은 생물학적 손상 및 낮은 gene expression efficiency가 있습니다. 따라서 이러한 한계를 극복할 수 있는 유전자 치료제를 위한 새로운 전달 방법을 확립할 필요가 있습니다.
키토산은 생분해성과 생체 적합성이 우수한 천연 다당류 4,5,6으로 심각한 생물학적 독성을 일으키지 않고 동물의 몸에서 쉽게 분해됩니다. 높은 약물 포매율 7,8, 향상된 전달 효율 및 동물에 대한 피해 감소로 인해 약물 전달에 널리 사용되었습니다.
A-T를 G-C로 직접 염기쌍을 변환할 수 있는 ABE 유전자 편집 기술은 유전 및 의학 연구에서 유망합니다. 현재의 주류 유전자 편집 기술과 비교하여, ABE 기술은 정확한 단일 염기 돌연변이를 달성할 수 있으며, 따라서 비표적 DNA 염기서열의 편집을 감소시키고, off-target효과를 감소시키며9,10, DNA 이중 가닥 절단을 0으로 유도하며11, 이는 유전자 편집의 위험을 크게 감소시킨다12. ABE 기술은 또한 생체 적합성이 높으며 질병 치료 연구에 더 적합합니다.
꼬리 정맥 주사는 특히 유전자 치료에서 플라스미드의 생체 내 전달에 사용되는 일반적인 방법입니다. 이 연구의 표적 유전자는 CaMK II δ이며, 이는 파골세포 분화13,14와 밀접한 관련이 있습니다. 꼬리 정맥 대신 골내 주사를 사용하면 편집된 플라스미드가 파골세포로 직접 들어갈 수 있습니다. 이와 같이 골수로의 직접 전달은 유전자 발현의 효율성과 안정성을 증가시켜 파골세포 기능 장애와 관련된 질병의 치료에 유리합니다.
여기에서는 ABE 플라스미드를 키토산으로 캡슐화한 다음 골내 주사를 통해 복합체를 마우스에 직접 도입하는 새로운 방법을 제시합니다. 이 방법을 통해 유기체에 유입되는 외부 플라스미드, 특히 파골세포 기능 장애와 관련된 질병에 대한 보다 효과적인 유전자 치료 방법을 위한 길을 닦을 수 있기를 바랍니다.
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설명된 모든 동물 실험은 동물의 사용 및 관리에 관한 안후이대학교 동물보건위원회의 승인을 받았습니다. 이 연구에서 ABE는 Tian Chi 교수(중국 상하이 과학기술대학교; 그림 1D).
1. ABE 플라스미드 구조
2. 골수 세포 추출
3. 키토산 형질주입
4. 유세포 분석
5. 골수 주사
6. Sanger 염기서열분석
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시험관 내 플라스미드는 골내 주사에 의해 마우스에 주입되었습니다 (그림 1A). 나노 입자의 평균 입자 크기는 약 202.9 nm, 전위는 2.77 mV, PDI는 0.22였습니다 (그림 1B). 그림 1C 는 전자 현미경으로 관찰된 나노 입자의 표면 모양을 보여줍니다. 그림 1D 는 ABE 벡터의 plasmid map과 gRNA vector의 plasmid map을 보여줍니다.
플라스미드 형질주입은 형광 현미경으로 관찰하였다. 그림 2A 는 정상적인 골수 세포를 보여줍니다. 플라스미드를 마우스로 이식한 지 7일 후, 마우스의 골수 세포를 ...
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생물 의학 연구의 경우, 외인성 플라스미드를 동물에게 전달하는 데 있어 과제는 전달 및 유전자 발현의 효율성을 개선하는 동시에 동물에 대한 피해를 최소화하여 원하는 치료 효과를 달성하는 것입니다15,16. 우리는 수용 마우스의 골수 세포에 키토산 매개 ABE 플라스미드 전달의 골내 주입의 새로운 방법을 제시합니다. 이 전략은 플라스미드 전달 효율과 유전자 발현을 개선합니다.
첫째, 본 연구에서는 비바이러스 벡터 시스템으로 제공되는 키토산을 플라스미드 전달 방법으로 사용했습니다. 종래의 방법의 형질주입 효율이 상대적으로 낮다는 것이 입증되었기 때문에, 장기간의 유전자 발현을 위한 플라스미드의 도입은 면역 체계에 의해 영향을 받을 수 있다17,18
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저자는 경쟁 이익이 없음을 선언합니다.
이 연구는 안후이성 자연과학재단(2208085MC74, 2208085MC51)과 중국 안후이성 교육부 과학연구재단(KJ2021A0055)의 지원을 받았다.
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