基因疗法是一种将健康的基因或遗传物质传递给细胞以治疗遗传疾病的方法。最常见的方法是使用腺相关病毒(AAV)。通常保留病毒的衣壳部分,称为衣壳,但是病毒基因被治疗性基因取代stylechina.com。已经尝试改善病毒的衣壳或外壳,但是通常会失败。哈佛大学的 乔治·丘奇(George Church)及其团队与瑞典卡罗林斯卡研究所(Karolinska Institute)和瑞典隆德大学 (Lund University)的原始研究人员一起开发了一种修改衣壳的技术。他们还成立了Dyno Therapeutics公司来开发这种方法。
该小组的研究由资深作者TomasBjörklund与隆德(Lund)共同发表 在美国国家科学院院刊(PNAS)上。
该技术使研究人员能够对病毒外壳进行改造,以将基因包递送至他们打算治疗的体内确切的细胞类型。该过程利用基因和测序技术进行计算机仿真和建模。
“借助这项技术,我们可以同时在细胞培养和动物模型中研究数百万种新的病毒变体,” Bjorklund说。“由此,我们可以随后创建计算机仿真,为选定的应用构建最合适的病毒外壳-在这种情况下,是产生多巴胺的神经细胞,用于治疗帕金森氏病。”
该技术还大大减少了对实验动物的需求。可以在同一个人中研究同一疗法的数百万种变体。
作者写道:“用于治疗遗传疾病的现有合成病毒面临的挑战是它们源自野生型病毒。这些病毒可以通过感染人体尽可能多的细胞而受益,而疗法通常应针对特定的细胞类型,例如大脑中的多巴胺神经元。”
为基因治疗寻找最有利病毒的当前方法是使用随机筛选,富集,以及“偶然性”。他们的技术被称为BRAVE(条形码编码的合理AAV矢量进化)。在《勇敢传说》中,每种病毒都展示一种衍生自蛋白质的肽。该肽作为AAV外壳表面的已知功能,被他们称为“包装基因组中独特的分子条形码”。
通过对表达RNA的条形码进行测序,他们可以同时绘制数百种蛋白质的结合序列。他们将这项技术比喻为将进化从数百万年加速到数周之久。
比约克伦德说:“我们之所以能够做到这一点,是因为我们在同一神经细胞中同时研究了每一代病毒与其他所有病毒。与进化论不同,进化论认为只有最适合的人才能存活到下一代,因此我们还可以了解在此过程中,使病毒工作效率降低的原因。在构建能够解释所有信息的计算机模型时,这一点至关重要。”
这项研究显示了将机器学习用于AAV设计的潜力,尽管这项研究并未实际设计出可用于临床测试的改进型AAV。那就是Dyno Therapeutics出现的地方,致力于改进和发展该技术。
马萨诸塞州眼与耳格罗斯贝克基因治疗中心主任卢克·范登伯格(Luk Vandenberghe)告诉《化学与工程新闻》C&EN: “他们在这里所做的确实是一次了不起的巡回演出。”