CRISPR基因編輯效率的納米技術強在哪？

OFweek醫療網訊 CRISPR／Cas9基因編輯技術自2012年問世以來，已經迅速成為科研與醫療界矚目的創新科技。這項技術有望被用來治療諸如囊性纖維化（Cystic Fibrosis）， 肌營養不良症（Muscular Dystrophy）和血友病（Hemophilia）等遺傳疾病。不過，如何將進行基因編輯的Cas9蛋白和指導RNA （Single Guide RNA， sgRNA） 有效地運送進入細胞核仍然是限制CRISPR／Cas9技術有效性的重要挑戰。

日前，美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校 （University of Massachusetts at Amherst） 的研究人員開發出一項運用納米顆粒來運送Cas9蛋白與sgRNA進入細胞的新技術。研究結果表明，這項技術將Cas9蛋白和sgRNA導入細胞中的成功率達到90％！

▲文章通訊作者Vincent Rotello教授（圖片來源：馬薩諸塞大學官網）

在這項發表在《ACS Nano》雜誌的研究中，馬薩諸塞大學化學系Vincent Rotello教授實驗室的研究人員對Cas9蛋白進行了改造。Cas9蛋白是一個高度帶正電的蛋白，它不容易與同樣帶正電的純金納米顆粒進行自主結合。研究人員在Cas9蛋白的N末端添加了不同長度的谷氨酸多肽鏈，從而使Cas9蛋白中局部出現負電域，促進了Cas9蛋白與純金納米顆粒的結合。新設計的Cas9蛋白的C末端同時也加入了一個核定位序列（Nuclear Localization Sequence）來幫助蛋白進入細胞核進行基因編輯。研究人員將這些重新設計過的Cas9蛋白稱為Cas9En。由Cas9En／sgRNA與納米顆粒組成的複合體在接觸到細胞膜時能夠與細胞膜融合併且將Cas9En／sgRNA直接釋放到細胞質中。

▲新型CRISPR／Cas9En技術（圖片來源：genengnews）

在細胞培養試驗中，運用這項新技術，Cas9En／sfRNA 能夠成功被導入90％的細胞中，並且在30％的細胞中完成基因編輯。這樣的成功率與其它手段相比是非常顯著的提高。

Rotello博士說：「如今我們已經能夠在培養的細胞中完成基因編輯，下一步我們的目標是在臨床前動物模型中進行基因編輯。 我們同時也對為過繼療法（Adoptive Therapies）進行基因編輯感興趣，在這些療法中從患者體內分離的患病細胞將通過CRISPR技術修正基因中的錯誤，然後送回到患者體內。」