美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出能遞送CRISPR基因編輯系統(tǒng)的納米顆粒，可以在小鼠中修改基因。這項(xiàng)技術(shù)將為包括肝臟疾病在內(nèi)的許多疾病的治療提供幫助。
11月13日發(fā)表在Nature Biotechnology上的一篇研究文章中稱，研究人員使用新的遞送技術(shù)，能夠在肝細(xì)胞中敲除約80%的基因，這是成年動(dòng)物CRISPR曾經(jīng)達(dá)到的最好成功率。文章的通訊作者Daniel Anderson說(shuō)“真正令人興奮的是，我們已經(jīng)表明納米顆?？捎糜谠诔赡陝?dòng)物的肝臟中永久性地編輯DNA。”
PCSK9是該研究中的一個(gè)靶向基因，其突變版本與人類罕見(jiàn)疾病——顯性家族性高膽固醇血癥有關(guān)。FDA最近批準(zhǔn)了兩個(gè)抗體藥物抑制PCSK9。然而，這些抗體需要定期服用，以便在病人的余生中提供治療。而根據(jù)麻省理工學(xué)院的研究結(jié)果，這種新的納米顆粒在一次治療后永久性地編輯了該基因。此項(xiàng)技術(shù)也為治療其他肝臟疾病提供了希望。
之前的遞送手段
許多科學(xué)家正在努力開(kāi)發(fā)安全和有效的方法來(lái)遞送CRISPR所需的組件。在大多數(shù)情況下，研究人員依賴病毒來(lái)攜帶Cas9基因以及RNA引導(dǎo)鏈。然而一旦使用特定病毒，病人就會(huì)產(chǎn)生抗體，因此不能再次使用。另外，在一些患者中有針對(duì)該病毒預(yù)先存在的抗體。
2014年，該研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種非病毒載體系統(tǒng)，為在成年動(dòng)物中用CRISPR治療肝臟酪氨酸血癥做出了第一個(gè)示范。然而，這種類型的遞送需要高壓注射，這種方法也會(huì)對(duì)肝臟造成一些損害。
新遞送方式的設(shè)計(jì)
最新的這項(xiàng)研究將Cas9和RNA引導(dǎo)系統(tǒng)都使用納米粒子遞送的方法。為了遞送RNAs引導(dǎo)鏈，研究人員首先必須對(duì)RNA進(jìn)行化學(xué)修飾，以防止在到達(dá)目的地之前體內(nèi)的酶將其分解。
分析了Cas9和RNA引導(dǎo)鏈形成的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，再找出化學(xué)修飾RNA引導(dǎo)鏈的哪些部分可以不干擾兩分子的結(jié)合?；诖?，研究人員創(chuàng)建并測(cè)試了許多可能的修飾組合。
第一作者Hao Yin 說(shuō)：“我們利用Cas9和sgRNA復(fù)合物的結(jié)構(gòu)做指導(dǎo)，通過(guò)測(cè)試找出我們可以修飾多達(dá)70%的RNA引導(dǎo)鏈。我們可以修改它并不會(huì)影響Cas9和sgRNA的結(jié)合，這種增強(qiáng)的修飾確實(shí)提高了活性。”
重編程肝臟
研究人員將這些修飾的RNA引導(dǎo)鏈包裝到脂質(zhì)納米粒內(nèi)，注射到含有編碼Cas9 mRNA的納米粒子的小鼠中去。他們先敲除了幾個(gè)肝細(xì)胞表達(dá)的不同基因進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但主要的注意力集中在膽固醇調(diào)節(jié)基因PCSK9上。研究人員能夠消除80%的PCSK9基因，讓PCSK9蛋白在這些小鼠中檢測(cè)不到。他們還發(fā)現(xiàn)被處理小鼠的總膽固醇水平下降了35%。
研究人員現(xiàn)在正致力于找到其他可能受益于這種方法的肝病，并將這些方法應(yīng)用于患者。
Anderson說(shuō)“我想通過(guò)合成的納米粒子，可以成為一個(gè)強(qiáng)大的工具特異性地關(guān)閉基因，不僅針對(duì)PCSK9也可用于其他疾病。肝臟是一個(gè)非常重要的器官，也是許多人的疾病來(lái)源。如果你能重編程你的肝臟DNA，我們認(rèn)為有許多疾病可以得到解決。”
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