Adv Mater：新型納米顆粒更高效地將CRISPR基因編輯工具遞送到細胞中

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在一項新的研究中，來自中國科學院和美國塔夫茨大學的研究人員開發出一種在肝臟中顯著改善的遞送CRISPR/Cas9基因編輯工具的方法。這種遞送方法使用生物可降解的合成脂質納米顆粒，將這些基因編輯工具遞送到細胞中，精確地改變細胞的遺傳密碼，效率高達90%。根據這些研究人員的說法，這些納米顆粒是迄今為止報道的最有效的CRISPR/Cas9遞送工具之一，並且可能有助於克服技術障礙，使得基因編輯在一系列臨床治療應用中得以實現。相關研究結果近期發表在Advanced Materials期刊上，論文標題為「Fast and Efficient CRISPR/Cas9 Genome Editing In Vivo Enabled by Bioreducible Lipid and Messenger RNA Nanoparticles」。

圖片來自Qiaobing Xu, Tufts University。

CRISPR/Cas9基因編輯系統已成為一種發現數百種基因功能的強大研究工具，而且當前正在作為一種治療各種疾病的治療性工具加以探索。然而，在臨床應用具有可行性之前，仍然存在一些技術障礙。CRISPR/Cas9是一種大分子複合物，含有一種能夠切割靶基因組序列雙鏈的核酸酶（Cas9），以及一種對基因組進行掃描來協助這種核酸酶找到待編輯的特定序列的單嚮導RNA（sgRNA）。鑒於它是一種大的分子複合物，很難將CRISPR/Cas9直接遞送到細胞核中，只有在細胞核中，它才能發揮它的作用。其他人已將這些基因編輯分子包裝到病毒、聚合物和不同類型的納米顆粒中以讓它們進入細胞核中，但是較低的轉移效率限制了它們在臨床應用中的使用和效力。

這項研究中描述的脂質納米顆粒包埋編碼Cas9的信使RNA（mRNA）。一旦這些包含sgRNA的納米顆粒的內含物釋放到細胞中，細胞中的蛋白製造工廠接管這種mRNA模板，並利用這種模板表達Cas9蛋白，從而實現這種基因編輯工具的作用。這些納米顆粒的一種獨特特徵在於它們是由脂肪鏈中含有二硫鍵的合成脂質製成。當這些納米顆粒進入細胞中時，細胞中的環境破壞了二硫鍵而將它們拆解開，從而導致它們中的內含物快速高效地釋放到細胞中。

論文共同通訊作者、塔夫茨大學生物醫學工程副教授Qiaobing Xu說道，「我們才剛開始觀察到CRISPR療法在人體臨床試驗中的使用。這些疾病包括鐮狀細胞病、杜氏肌營養不良症、亨廷頓病，甚至許多癌症。我們希望這一進展將使我們朝著讓CRISPR成為一種有效和實用的治療方法的方向上又邁出了一步。」

這些研究人員將這種新方法應用於小鼠中，以便減少編碼PCSK9的基因的存在，其中PCSK9的缺乏與較低的LDL膽固醇和下降的心血管疾病風險存在關聯性。論文共同通訊作者、中國科學院北京分子科學國家實驗室的王明（Ming Wang）教授說道，「這些脂質納米顆粒是我們見過的最有效的CRISPR/Cas9載體之一。我們實際上能夠在小鼠中以80％的效率抑制PCSK9表達，這表明它有前景用於治療應用上。」

原始出處：

1.Ji Liu et al.Fast and Efficient CRISPR/Cas9 Genome Editing In Vivo Enabled by Bioreducible Lipid and Messenger RNA Nanoparticles. Advanced Materials, 2019, doi:10.1002/adma.201902575.

2.Novel nanoparticles deliver CRISPR gene editing tools into the cell with much higher efficiency

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

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