新型纳米颗粒以更高的效率将CRISPR基因编辑工具送入细胞丨医麦猛爆料

   更新日程啦，快点开看看！ 

本文由医麦客原创，欢迎分享，转载须授权

2019年7月16日/医麦客 eMedClub/---CRISPR/Cas基因编辑系统已经成为揭示数百个基因功能的强大研究工具，目前正在探索作为治疗各种疾病的治疗工具。虽然目前全球约有两三千种基因疗法进入了临床试验阶段，但被批准上市的却是凤毛麟角。主要是因为这项技术在应用于临床之前还存在一些技术障碍。

CRISPR/Cas是一种大型分子复合物，包含可以切割目标基因组序列的核酸酶(比如Cas9)和工程“单导”RNA (sgRNA)，后者扫描基因组，帮助核酸酶找到要编辑的特定序列。扩展CRISPR/Cas基因组编辑技术的生物医学应用的一个主要挑战就是要将Cas核酸酶和sgRNA传递到特定的细胞和器官。但由于CRISPR/Cas是一种大分子复合物，因此很难直接将其传递到细胞核中，而那是它发挥作用的场所。

基因编辑（CRISPR-Cas）载体现状

目前，基因治疗载体可分为两大类：（1）病毒载体，主要包括慢病毒、腺病毒、逆转录病毒、腺相关病毒等。（2）非病毒载体，主要包括裸露DNA、脂质体、纳米载体等。其中病毒载体是目前最主要的递送方式，临床试验中超过70%的基因药物载体为病毒。将复合物连接到病毒后，病毒侵入靶细胞的细胞核，CRISPR-Cas这把“基因剪刀”才能发挥出真正的功能。

然而，构建病毒载体是一个艰苦而且高成本的过程，并且运用这些病毒载体递送并不能做到万无一失，CRISPR-Cas存在的脱靶效应可能会造成不可估量的损伤。另外，病毒作为载体本身存在致癌风险，插入大小限制以及会在人体内产生免疫反应等一系列安全隐患。例如，逆转录病毒可能造成插入性突变，导致癌症发生，向静脉高剂量注射AAV用于基因治疗也会产生严重毒性。

因此，生物材料领域的科学家们致力于寻找精准性高、风险低的载体。尽管已经有其他类型的慢病毒样生物纳米颗粒（LVLPs）传递蛋白质或mRNAs开发出来了，但转录效率低限制了它们的应用和临床应用的效力。目前，各种纳米材料的非病毒载体都有科研人员在做，比如可降解的生物高分子材料，其应用前景非常大。

其中由各类脂质体设计的非病毒脂质纳米粒子易于制备，免疫反应不剧烈，而且有更大的有效荷载，吸引了基因编辑公司注意。比如专注于CRISPR / Cas9的基因编辑公司Intellia Therapeutics与去年底扩大其与诺华公司现有项目的合作，把诺华专有的脂质纳米粒子递送技术（LNP）扩展到所有在研项目中。

作为目前CRISPR-Cas9技术领先的几家基因编辑公司之一，Intellia一直不断优化其CRISPR-Cas9技术，致力为患者快速开发出具有针对性的治疗药物，而开发有效的CRISPR / Cas9治疗的关键，就是创建或增强该技术的递送方法。目前，一些LNP用于递送治疗性小干扰RNA（“siRNA”），以及治疗性信使RNA（“mRNA”）。Intellia与诺华团队也在持续输送LNP技术方面的专业知识，致力于将LNP转化为人类临床使用，这需要更多地临床前数据的支持。

再传佳讯

近日，Tufts University与中国科学院(Chinese Academy of Sciences)合作的一项研究发表在《Advanced Materials》杂志上。该研究中描述了一种可生物降解的合成脂质纳米颗粒（BAMEA‐O16B），可导致CRISPR/Cas9基因编辑方法在肝脏中的传递机制得到显著改善。纳米颗粒的一个独特特性是由合成脂质组成，脂质链中含有二硫键。当粒子进入细胞时，细胞内的环境会破坏二硫键，使纳米粒子解体，其内容物会迅速而有效地释放到细胞内。

这种脂质纳米颗粒封装了编码Cas9的信使RNA (mRNA)和sgRNA，由可生物再生的连接剂制成的合成脂质形成内容物的封装墙，在进入细胞后，无论是在体外还是在体内，连接物被破坏、纳米颗粒解体、内容物释放，随后细胞的蛋白质生成机制开始通过mRNA模板生成Cas9活性酶，完成基因编辑工具。

▲图片来源于DOI:10.1002/adma.201902575

BAMEA‐O16B最快可在24小时后便释放mRNA以响应细胞内还原环境进行基因组编辑，并以相当高的效率精确地改变细胞的遗传密码。研究人员表示，BAMEA O16B是目前报道的传递CRISPR/Cas9最有效的脂质纳米颗粒之一，可以帮助克服技术障碍，使基因编辑能够在广泛的临床治疗应用中发挥作用。

他们的研究结果显示，使用BAMEA‐O16B同时传递Cas9 mRNA和sgRNA可以敲除人类胚胎肾细胞的绿色荧光蛋白(GFP)表达，效率高达90%。此外，静脉注射BAMEA O16B/Cas9 mRNA/sgRNA纳米颗粒可有效地在肝细胞内蓄积，使小鼠血清中原蛋白转化酶枯草素/kexin 9（PCSK9）型水平下降至未治疗组的20%，PCSK9基因的缺失与较低的LDL胆固醇和降低心血管疾病的风险有关。这项研究表明这是一个真正有希望的治疗应用程序，可以进一步拓宽mRNA和CRISPR/Cas9技术的治疗前景。

结 语

CRISPR疗法的人体临床试验才刚刚开始，有许多疾病长期以来一直难以治疗，CRISPR疗法可以为它们带来新的希望，比如镰状细胞病、杜氏肌营养不良症、亨廷顿舞蹈症，甚至许多癌症。我们期待这一进展能使CRISPR向成为一种有效和实用的治疗方法又迈出一步。

参考出处：https://m.phys.org/news/2019-07-nanoparticles-crispr-gene-tools-cell.html

医麦猛爆料

医麦干货集

19家顶级CAR-T公司PPT(上) | (下) | 20篇肿瘤免疫高引综述 | 40篇细胞/基因治疗人气文献 | 30+篇细分领域深度报告 | 70篇精选诚意大礼包 | 女王专属大礼包 | 硬核CAR-T大礼包 |  硬核肿瘤免疫大礼包 | 基因治疗“锦鲤”大礼包 | 

医麦大盘点

峰客访谈

点一次瘦一斤