Доставка CRISPR: обзор проблем и подходов

Генотерапия давно рассматривается как перспективный метод коррекции различных заболеваний и дефектов у человека. Открытие коротких палиндромных повторов, регулярно расположенных группами и разделённых промежутками (CRISPR), механизма прокариотической адаптивной иммунной системы CRISPR — системы, ассоциированной с CRISPR (Cas), — и последующая адаптация этой системы в мощный инструмент редактирования генов произвели революцию в молекулярной биологии и вызвали большой интерес к разработке новых и усовершенствованных методов генотерапии. Простота и гибкость сайт-специфической нуклеазной системы CRISPR/Cas9 обусловили её широкое применение во многих областях биологических исследований, включая создание модельных клеточных линий, изучение механизмов заболеваний, выявление терапевтических мишеней, получение трансгенных животных и растений, а также транскрипционную регуляцию. В этом обзоре представлены краткая история и основные механизмы системы CRISPR/Cas9 и её предшественников — нуклеаз с цинковыми пальцами (ZFN) и эффекторных нуклеаз, подобных активаторам транскрипции (TALEN), — уроки, извлечённые из предыдущих попыток генотерапии у человека, и современные модификации CRISPR/Cas9, обеспечивающие функции, выходящие за пределы редактирования генов. Рассмотрены несколько факторов, влияющих на эффективность CRISPR/Cas9 и требующих учёта до того, как эффективная генотерапия in vivo у человека станет возможной. Далее основное внимание уделено наиболее серьёзному препятствию для потенциального применения CRISPR/Cas9 in vivo — доставке. Подробно рассмотрены различные доставляемые грузы и системы доставки CRISPR/Cas9, включая физические методы доставки (например, микроинъекцию и электропорацию), вирусные методы (например, аденоассоциированный вирус (AAV), полноразмерные аденовирусы и лентивирусы) и невирусные методы (например, липосомы, полиплексы и золотые частицы), а также обсуждены их сравнительные преимущества. Кроме того, рассмотрены несколько технологий, которые пока не описаны для доставки CRISPR/Cas9, но представляются перспективными в этой области. Терапевтический потенциал CRISPR/Cas9 огромен и будет возрастать по мере совершенствования этой технологии и методов её доставки.