Nanoparticles for gene editing

Abstract

Časné genové terapie založené na DNA byly testovány pro terapeutické účely, dříve či později se ovšem objevila řada překážek a rizik spojených s jejich využíváním, což zastavilo další klinické testování. Poměrně nedávno byly tyto metody nahrazeny rychle se rozvíjejícím genovým editováním za pomoci programovaných nukleas, které jsou schopny štěpit specifické sekvence DNA a tak vytvořit přesné genomové modifikace. Jako potenciální terapeutika jsou testovány nukleasy s motivem zinkového prstu (ZFN), dále tzv. "transcription activator-like effector" nukleasy (TALEN) či CRISPR/Cas9 systémy. Největším rizikem, kterému je nutné zabránit, jsou chybná štěpení mimo cílové sekvence. Jako nejvhodnější metoda pro aplikaci do buněk se jeví cílené dopravování nukleas ve formě mRNA. Nanočástice různých typů umožňují přenos mRNA a usnadňují tak dopravování nukleas do buněk. Tato bakalářská práce popisuje některé z těchto nanočástic společně s charakterizací programovaných nukleas.

Early DNA-based therapies were tested for therapeutic applications, but they sooner or later revealed multiple hurdles and risks preventing their use in further clinical trials. Recently, they have been replaced by rapidly evolving gene editing using programmed nucleases capable of precise genome modifications by cleaving specific DNA sequences. Zinc finger nucleases (ZFNs), transcription activator-like effector nucleases (TALENs) and CRISPR/Cas9 system are currently under investigation as potential therapeutics. However, their off-target effects must be controlled. Targeted delivery of nucleases in a form of mRNA seems as the most promising method. Various types of nanoparticles enable mRNA transfer and could be used to facilitate the nuclease application. Some of these nanoparticles together with characterization of the programmed nucleases are described in this thesis.