用纳米材料递送CRISPR/Cas9基因编辑系统

对生命体的基因序列进行随心所欲的编辑、剪切是生命科学和医学追求的一个目标。  CRISPR/Cas9基因编辑系统有可能实现这一“分子剪刀”;该系统的工作原理是,在一段RNA的指导下,Cas9酶定向寻找目标DNA序列,然后将该序列进行切除。该系统给生物科学、医学和相关领域带来巨大潜力,从抗虫害作物的改造到镰刀状红细胞的修正,无不显示出其巨大潜力。然而,基因编辑系统需要进入细胞核内才能发挥其编辑作用,这就需要相应的递送工具。传统的方法是利用病毒作为载体,然而病毒会带来突变、免疫反应及毒性等风险;病毒递送的基因编辑系统就有如把剪刀随意给了疯子,疯子拿着剪刀到处乱剪,反而问题严重!

国家纳米科学中心的蒋兴宇课题组最近开发了一种基于金纳米簇的纳米递送体系,可以精准、快速、高效地将CRISPR/Cas9基因编辑系统递送到动物细胞内。他们利用金纳米簇表面先修饰一系列提高靶向效率、降低非特异性作用的分子(例如TAT多肽、PEG分子等);这就好像把剪刀装入快递盒并贴上了条码、让这些剪刀一定要到特定的地点并给特定的人才能打开使用,避免疯子拿出来乱剪。他们以黑色素瘤细胞的plk-1基因为靶基因,对该纳米递送系统的效率进行了评估。该基因在许多肿瘤组织高表达,降低该基因的表达可以抑制肿瘤的生长。细胞试验中,该递送系统可以让plk-1基因基本不表达。而且,难度更高、但是更能说明基因编辑效果的动物实验表明该递送系统可以正确剪掉plk-1基因,从而抑制肿瘤的生长。

蒋兴宇课题组的该项工作为CRISPR/Cas9基因编辑系统在哺乳动物体内基因编辑的广泛应用提供了快捷、高效、安全的方法,使得该分子剪刀的递送就像快递小哥送快递一样,准确、即时而且方便。相关论文在线发表在Advanced Science (DOI: 10.1002/advs.201700175)上。

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