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极大提高CRISPR编辑效率,这项纳米技术神在哪里?

2017/02/17 来源:药明康德
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导读
日前,美国马萨诸塞大学阿默斯特分校 (University of Massachusetts at Amherst) 的研究人员开发出一项运用纳米颗粒来运送Cas9蛋白与sgRNA进入细胞的新技术。研究结果表明,这项技术将Cas9蛋白和sgRNA导入细胞中的成功率达到90%!


▲新型CRISPR/Cas9En技术(图片来源:genengnews)

CRISPR/Cas9基因编辑技术自2012年问世以来,已经迅速成为科研与医疗界瞩目的创新科技。这项技术有望被用来治疗诸如囊性纤维化(Cystic Fibrosis), 肌营养不良症(Muscular Dystrophy)和血友病(Hemophilia)等遗传疾病。不过,如何将进行基因编辑的Cas9蛋白和指导RNA (Single Guide RNA, sgRNA) 有效地运送进入细胞核仍然是限制CRISPR/Cas9技术有效性的重要挑战。

日前,美国马萨诸塞大学阿默斯特分校 (University of Massachusetts at Amherst) 的研究人员开发出一项运用纳米颗粒来运送Cas9蛋白与sgRNA进入细胞的新技术。研究结果表明,这项技术将Cas9蛋白和sgRNA导入细胞中的成功率达到90%!


▲文章通讯作者Vincent Rotello教授(图片来源:马萨诸塞大学官网)

在这项发表在《ACS Nano》杂志的研究中,马萨诸塞大学化学系Vincent Rotello教授实验室的研究人员对Cas9蛋白进行了改造。Cas9蛋白是一个高度带正电的蛋白,它不容易与同样带正电的纯金纳米颗粒进行自主结合。研究人员在Cas9蛋白的N末端添加了不同长度的谷氨酸多肽链,从而使Cas9蛋白中局部出现负电域,促进了Cas9蛋白与纯金纳米颗粒的结合。新设计的Cas9蛋白的C末端同时也加入了一个核定位序列(Nuclear Localization Sequence)来帮助蛋白进入细胞核进行基因编辑。研究人员将这些重新设计过的Cas9蛋白称为Cas9En。由Cas9En/sgRNA与纳米颗粒组成的复合体在接触到细胞膜时能够与细胞膜融合并且将Cas9En/sgRNA直接释放到细胞质中。

在细胞培养试验中,运用这项新技术,Cas9En/sfRNA 能够成功被导入90%的细胞中,并且在30%的细胞中完成基因编辑。这样的成功率与其它手段相比是非常显著的提高。

Rotello博士说:“如今我们已经能够在培养的细胞中完成基因编辑,下一步我们的目标是在临床前动物模型中进行基因编辑。 我们同时也对为过继疗法(Adoptive Therapies)进行基因编辑感兴趣,在这些疗法中从患者体内分离的患病细胞将通过CRISPR技术修正基因中的错误,然后送回到患者体内。”

参考资料:

[1] Overcoming Hurdles in CRISPR Gene Editing to Improve Treatment

[2] Direct Cytosolic Delivery of CRISPR/Cas9-Ribonucleoprotein for Efficient Gene Editing

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