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2017年11月15日 訊 // --近日，刊登在雜志Nature Biotechnology上的一篇研究報(bào)告中，來(lái)自MIT的科學(xué)家開(kāi)發(fā)出了一種新型納米顆粒，這種納米顆粒能夠運(yùn)輸CRISPR基因編輯系統(tǒng)，并對(duì)小鼠機(jī)體的基因進(jìn)行特異性修飾；因此研究人員就能夠利用納米顆粒來(lái)攜帶CRISPR組分，從而就消除了使用病毒的需要。
圖片來(lái)源：MIT
利用這種新型的運(yùn)輸技術(shù)，研究者就能對(duì)大約80%的肝臟細(xì)胞進(jìn)行特定基因的切割，這或許就能達(dá)到目前在成體動(dòng)物中應(yīng)用CRISPR技術(shù)的*成功率。 研究者Daniel Anderson教授說(shuō)道，讓我們非常激動(dòng)的是，我們制造了這種特殊的納米顆粒，其能被用來(lái)*特異性地編輯成年動(dòng)物機(jī)體肝細(xì)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(diào)節(jié)機(jī)體膽固醇的水平，而人類(lèi)機(jī)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(jiàn)疾病有關(guān)，目前FDA批準(zhǔn)的兩種抗體藥物能夠抑制Pcsk9基因的表達(dá)，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(shù)或能*性地對(duì)該基因進(jìn)行編輯，同時(shí)就為治療這種罕見(jiàn)疾病提供了新的治療思路。
靶向作用疾病
很多科學(xué)家都在嘗試開(kāi)發(fā)安全有效的方法來(lái)運(yùn)輸CRISPR所需的組分，其中包括DNA切割酶Cas9和一個(gè)短鏈RNA，其能夠引導(dǎo)酶類(lèi)進(jìn)入基因組的特殊位點(diǎn)，指導(dǎo)Cas9來(lái)發(fā)揮切割作用。
在很多情況下，科學(xué)家們依賴(lài)于病毒來(lái)運(yùn)輸Cas9基因和RNA鏈，2014年，研究人員Anderson及其同事通過(guò)研究開(kāi)發(fā)了一種新型的非病毒運(yùn)輸系統(tǒng)，利用CRISPR技術(shù)來(lái)有效治療酪氨酸血癥（一種肝臟疾病），然而這種運(yùn)輸技術(shù)需要進(jìn)行高壓注射，這就會(huì)對(duì)患者機(jī)體肝臟帶來(lái)潛在的損傷作用。
后來(lái)，研究人員就通過(guò)將編碼Cas9的信使RNA包裹到納米顆粒中來(lái)替代病毒，從而就實(shí)現(xiàn)了不用高壓注射也能夠運(yùn)輸CRISPR的關(guān)鍵組分，利用這種技術(shù)，研究者就能夠?qū)Υ蠹s6%的肝臟細(xì)胞進(jìn)行基因靶向編輯，這就足以治療酪氨酸血癥了。這項(xiàng)研究中，研究人員利用納米顆粒來(lái)運(yùn)輸Cas9和RNA導(dǎo)向鏈，并不需要病毒，為了能夠有效運(yùn)輸RNAs，研究者首先必須對(duì)RNA進(jìn)行化學(xué)修飾來(lái)保護(hù)其免于機(jī)體酶類(lèi)的降解作用。
研究人員分析了Cas9和sgRNA（RNA導(dǎo)向鏈）形成的復(fù)合體的結(jié)構(gòu)，目的在于闡明到底是RNA導(dǎo)向鏈的哪一部分能被化學(xué)修飾，還不干擾兩個(gè)分子的結(jié)合，基于前期分析，研究者就開(kāi)發(fā)并且檢測(cè)了多種可能性的修飾組合。研究者Yin說(shuō)道，我們能夠利用Cas9和sgRNA復(fù)合體來(lái)作為一種引導(dǎo)工具，并進(jìn)行測(cè)試來(lái)確保我們可以對(duì)70%的RNA導(dǎo)向鏈進(jìn)行修飾，對(duì)其進(jìn)行修飾并不會(huì)影響sgRNA和Cas9的結(jié)合，而增強(qiáng)化學(xué)修飾同樣還會(huì)增強(qiáng)其二者結(jié)合的活性。
對(duì)肝臟進(jìn)行重編程
隨后研究人員將這些修飾后的RNA導(dǎo)向鏈（增強(qiáng)型的sgRNA）包裹入脂質(zhì)納米顆粒，此前研究者利用這種納米顆粒將其它類(lèi)型的RNA運(yùn)輸?shù)礁闻K中，而本文研究中他們將這些脂質(zhì)納米顆粒注射到了攜帶能編碼Cas9的mRNA納米顆粒的小鼠機(jī)體中。研究者重點(diǎn)對(duì)調(diào)節(jié)膽固醇水平的Pcsk9基因進(jìn)行了研究，在超過(guò)80%的肝臟細(xì)胞中都能消除這種基因，從而就無(wú)法在這些小鼠中檢測(cè)到Pcsk9蛋白的存在，被治療的小鼠機(jī)體總膽固醇水平也會(huì)出現(xiàn)35%的下降。
目前研究人員正在尋找是否能利用該技術(shù)治療其它肝臟疾病；研究者Anderson認(rèn)為，一種能特異性關(guān)閉基因表達(dá)的*合成性的納米顆粒或許就能作為一種強(qiáng)大的工具，這并不僅僅是針對(duì)Pcsk9基因，還包括了其它疾病，肝臟是人體重要的器官，同時(shí)其也是很多疾病發(fā)生的來(lái)源，如果能實(shí)現(xiàn)對(duì)肝臟細(xì)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(lái)源的疾病了；本文研究中，研究人員所開(kāi)發(fā)的納米技術(shù)新應(yīng)用未來(lái)或能為基因編輯研究開(kāi)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
13916499749
