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實習醫生日記之頑固失眠

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Nat Biotechnol:重磅!科學家開發出能攜帶CRISPR系統的新型納米顆粒 可實現對細胞基因組的精準編輯

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摘要:年月日訊生物谷近日刊登在國際著名雜志上的一篇研究報告中來自的科學家開發出了一種新型納米顆粒這種納米顆粒能夠運輸基因編輯系統并對小鼠機體的基因進行特異性修飾因此研究人員就能夠利用納米顆粒來攜帶組分從而就消除了使用病毒的需要圖片來源利用這種新型的運輸技術研究者就能對大約

2017年11月15日 訊 /生物谷BIOON/ --近日,刊登在國際著名雜志Nature Biotechnology上的一篇研究報告中,來自MIT的科學家開發出了一種新型納米顆粒,這種納米顆粒能夠運輸CRISPR基因編輯系統,并對小鼠機體的基因進行特異性修飾;因此研究人員就能夠利用納米顆粒來攜帶CRISPR組分,從而就消除了使用病毒的需要。

Nat Biotechnol:重磅!科學家開發出能攜帶CRISPR系統的新型納米顆粒 可實現對細胞基因組的精準編輯

圖片來源:MIT

利用這種新型的運輸技術,研究者就能對大約80%的肝臟細胞進行特定基因的切割,這或許就能達到目前在成體動物中應用CRISPR技術的最佳成功率。 研究者Daniel Anderson教授說道,讓我們非常激動的是,我們制造了這種特殊的納米顆粒,其能被用來永久特異性地編輯成年動物機體肝細胞中的DNA;本文研究中,研究者所研究的一種名為Pcsk9的基因能調節機體膽固醇的水平,而人類機體中該基因的突變或許和一種名為家族性高膽固醇血癥的罕見疾病有關,目前FDA批準的兩種抗體藥物能夠抑制Pcsk9基因的表達,然而這些抗體藥物需要在患者后半生中定期服用,而新型的納米技術或能永久性地對該基因進行編輯,同時就為治療這種罕見疾病提供了新的治療思路。

靶向作用疾病

很多科學家都在嘗試開發安全有效的方法來運輸CRISPR所需的組分,其中包括DNA切割酶Cas9和一個短鏈RNA,其能夠引導酶類進入基因組的特殊位點,指導Cas9來發揮切割作用。

在很多情況下,科學家們依賴于病毒來運輸Cas9基因和RNA鏈,2014年,研究人員Anderson及其同事通過研究開發了一種新型的非病毒運輸系統,利用CRISPR技術來有效治療酪氨酸血癥(一種肝臟疾病),然而這種運輸技術需要進行高壓注射,這就會對患者機體肝臟帶來潛在的損傷作用。

后來,研究人員就通過將編碼Cas9的信使RNA包裹到納米顆粒中來替代病毒,從而就實現了不用高壓注射也能夠運輸CRISPR的關鍵組分,利用這種技術,研究者就能夠對大約6%的肝臟細胞進行基因靶向編輯,這就足以治療酪氨酸血癥了。這項研究中,研究人員利用納米顆粒來運輸Cas9和RNA導向鏈,并不需要病毒,為了能夠有效運輸RNAs,研究者首先必須對RNA進行化學修飾來保護其免于機體酶類的降解作用。

研究人員分析了Cas9和sgRNA(RNA導向鏈)形成的復合體的結構,目的在于闡明到底是RNA導向鏈的哪一部分能被化學修飾,還不干擾兩個分子的結合,基于前期分析,研究者就開發并且檢測了多種可能性的修飾組合。研究者Yin說道,我們能夠利用Cas9和sgRNA復合體來作為一種引導工具,并進行測試來確保我們可以對70%的RNA導向鏈進行修飾,對其進行修飾并不會影響sgRNA和Cas9的結合,而增強化學修飾同樣還會增強其二者結合的活性。

對肝臟進行重編程

隨后研究人員將這些修飾后的RNA導向鏈(增強型的sgRNA)包裹入脂質納米顆粒,此前研究者利用這種納米顆粒將其它類型的RNA運輸到肝臟中,而本文研究中他們將這些脂質納米顆粒注射到了攜帶能編碼Cas9的mRNA納米顆粒的小鼠機體中。研究者重點對調節膽固醇水平的Pcsk9基因進行了研究,在超過80%的肝臟細胞中都能消除這種基因,從而就無法在這些小鼠中檢測到Pcsk9蛋白的存在,被治療的小鼠機體總膽固醇水平也會出現35%的下降。

目前研究人員正在尋找是否能利用該技術治療其它肝臟疾病;研究者Anderson認為,一種能特異性關閉基因表達的完全合成性的納米顆粒或許就能作為一種強大的工具,這并不僅僅是針對Pcsk9基因,還包括了其它疾病,肝臟是人體重要的器官,同時其也是很多疾病發生的來源,如果能實現對肝臟細胞中DNA的重編程,研究人員或許就能夠有效遏制多種肝臟來源的疾病了;本文研究中,研究人員所開發的納米技術新應用未來或能為基因編輯研究開辟多種途徑。(生物谷Bioon.com)

原始出處:

Hao Yin, Chun-Qing Song, Sneha Suresh, et al.Structure-guided chemical modification of guide RNA enables potent non-viral in vivo genome editing. Nature Biotechnology (2017). nature.com/articles/doi:10.1038/nbt.4005

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