2025년 5월 16일
여기에서는 골내 주사를 통해 ABE로 코팅된 키토산을 골수에 직접 전달하는 유전자 치료 방법을 제시합니다.
아데닌 기반 Editor 키토산을 골내 주사를 통해 골수에 직접 전달하는 유전자 치료 방법을 제안합니다. 외인성 플라스미드를 실험 동물에 이식하는 효율은 상대적으로 낮으며 장기 유전자 발현을 위한 플라스미드 도입은 면역 체계의 영향을 받을 수 있습니다. 우리는 키토산을 사용하여 아데닌 기반 편집기 플라스미드를 캡슐화하고 골내 주사를 통해 마우스의 골수에 직접 복합체를 전달하여 파골세포 기능 이상으로 인한 질병에 적합하게 만들었습니다.
당사의 프로토콜은 높은 형질감염 효율, 작은 생물학적 손상 및 높은 유전자 발현 효율을 제공합니다. 우리의 새로운 전략은 파골세포 기능의 비정상으로 인한 질병에 적합할 뿐만 아니라 유전자 치료 분야를 발전시킬 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 시작하려면 안락사된 쥐를 작업대 위에 놓습니다.
수술용 가위와 핀셋을 사용하여 경골을 제거하고 주변의 모든 근육 조직을 제거합니다. 깨끗이 씻은 경골을 PBS에 담그고 뼈만 남을 때까지 씻습니다. PBS 1밀리리터를 주사기에 넣고 뼈가 완전히 하얗게 변할 때까지 경골의 한쪽 끝에서 골수 세포를 씻어냅니다.
다음으로 세포 현탁액을 튜브에 수집합니다. 섭씨 4도에서 800G에서 5분 동안 원심분리합니다. 상청액을 피펫팅한 후 500마이크로리터의 적혈구 용해 완충액을 펠릿에 첨가합니다.
1분 후, 1밀리리터의 분리 완충액을 첨가하여 용해를 종료합니다. 현탁액을 섭씨 4도에서 800G에서 5분 동안 다시 원심분리합니다. 상청액을 제거하고 생성된 세포 펠릿을 나중에 사용할 수 있도록 얼음 위에 놓습니다.
키토산 형질감염의 경우 키토산 4mg을 아세트산 용액 20ml에 녹입니다. 10몰 수산화나트륨을 사용하여 pH를 5.5로 조정합니다. 그런 다음 500마이크로리터의 키토산 용액을 개별 마이크로 원심분리기 튜브에 분배합니다.
이제 2, 3, 4 및 5마이크로그램의 ABE 플라스미드를 개별 튜브에 추가합니다. 플라스미드를 500마이크로리터의 30밀리몰 황산나트륨에 녹입니다. 그런 다음 500마이크로리터의 플라스미드 용액과 500마이크로리터의 키토산 용액을 해당 튜브에 혼합합니다.
튜브를 섭씨 50-55도의 수조에서 15분 동안 배양합니다. 각 튜브를 15-30초 동안 소용돌이치고 30분 동안 방해받지 않고 그대로 두십시오. 특성화를 위해 동적 광 산란을 사용하여 키토산의 직경과 제타 전위를 분석합니다.
이중 증류수에서 키토산의 농도를 밀리리터당 0.1mg으로 유지하십시오. 다음으로, 밀리리터당 0.1mg의 키토산 샘플을 실리콘 칩에 주조합니다. 재현탁된 샘플 200마이크로리터를 200개의 메쉬 그리드에 추가하고 배양합니다.
골수 세포 현탁액을 섭씨 4도에서 800G에서 5분 동안 원심분리합니다. 상청액을 버린 다음 500마이크로리터의 적혈구 용해물을 추가합니다. 1분 후 1밀리리터의 분리 완충액을 첨가하여 반응을 중지합니다.
그런 다음 셀 카운터로 셀 수를 계산합니다. 다음으로, 100만 개의 세포를 새로운 마이크로 원심분리기 튜브로 옮깁니다. 다시 원심분리한 후, 상청액을 피펫팅하고 세포를 500마이크로리터의 PBS에 재현탁합니다.
재현탁된 세포를 유세포 분석 튜브로 옮기고 유세포 분석을 사용하여 형질감염 효율을 측정합니다. 골수강 주사의 경우 마취된 마우스를 수술대에 누운 자세로 고정합니다. 접착 테이프를 사용하여 앞다리를 제자리에 고정합니다.
알코올 면봉을 사용하여 경골 뒤쪽을 소독합니다. 그런 다음 플라스미드 용액을 26게이지 바늘이 장착된 1밀리리터 주사기에 넣습니다. 기포를 제거하고 주사기를 주입할 수 있도록 준비하십시오.
그런 다음 손가락으로 마우스의 정강이를 터치하고 안정시킵니다. 무릎 관절 근처의 경골 고원에서 경골 샤프트에 들어가도록 주사 바늘을 배치합니다. 이제 바늘을 경골과 평행하게 회전시켜 골수강에 삽입한 후 3초에 걸쳐 천천히 주입합니다.
주사 후 3초에 걸쳐 천천히 바늘을 빼냅니다. 출혈을 멈추기 위해 알코올 면봉을 사용하여 천자 부위를 즉시 소독하십시오. 회복을 촉진하기 위해 마우스를 섭씨 37도의 따뜻한 환경에 두십시오.
ABE 및 GRNA 플라스미드로 형성된 나노입자는 균일한 구형 형태와 평균 크기가 202.9나노미터로 좁은 크기 분포를 가졌습니다. 제타 전위는 2.77밀리볼트이고 폴리 분산 지수는 0.22입니다. 키토산 포매 ABE 플라스미드는 골수 세포에서 형광 신호를 유의하게 향상시켜 대조군에 비해 더 높은 형질감염 효율을 나타냅니다.
유세포 분석을 통해 키토산으로 코딩된 ABE 플라스미드가 골수 세포에서 높은 형질감염 효율을 달성했음을 확인했습니다. 4마이크로그램의 용량에서 51.2%의 최고 효율이 관찰된 반면, 3마이크로그램은 47.2%의 고효율의 균형을 제공했습니다. 골수 세포 게놈 DNA의 Sanger 시퀀싱과 PCR은 표적 부위 A1에서 14.27%의 효율로, 부위 A2에서 10.69%의 효율로 생체 내 유전자 편집을 나타냈습니다.
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이 연구는 키토산을 이용하여 아데닌 기반 편집기 플라스미드를 골수 내 주입을 통해 골수로 직접 전달하는 새로운 유전자 치료 방법을 제시합니다. 이 접근 방식은 생물학적 손상을 최소화하면서 형질전환 효율과 유전자 발현을 향상시키는 것을 목표로 합니다.
Efficient gene delivery to bone marrow remains a bottleneck in preclinical gene therapy and disease modeling, limiting predictive confidence in target validation and mechanistic studies. The use of chitosan nanoparticles for intraosseous delivery of adenine base editor plasmids directly addresses transfection efficiency and immune evasion challenges. This approach enables robust in vivo gene editing, supporting translational continuity and risk-adjusted advancement in bone and osteoclast-related disease research portfolios.
This intraosseous chitosan nanoparticle delivery method integrates at the interface of early discovery and preclinical model development, enabling direct gene editing in bone marrow for target validation and mechanistic studies.