CRISPR今年沒拿諾獎，但它離人類基因療法又近了一步
葯明康德/報道
毫無疑問，CRISPR-Cas9基因編輯系統是本世紀以來生物技術領域的最大突破。儘管昨日的諾貝爾生理學或醫學獎授予了「晝夜節律的分子機制」，但這並沒有澆滅CRISPR-Cas9支持者的熱情。他們相信，諾獎榮譽也許會遲到，但不會缺席。
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一些冷靜的粉絲則指出，這一突破性技術想要問鼎諾獎，或許還要等上一些時候。誠然，CRISPR-Cas9書寫了基因編輯技術的光輝新篇章，但它要從實驗室的細胞與動物走入人體，還有很長的路。其中，研究人員們亟需解決的一個問題，是如何讓CRISPR-Cas9系統送入人體，讓它生效。
許多人或許曾有過用CRISPR-Cas9基因編輯技術任意修改人類基因，從根源解決疾病的夢想。但真正的治療在操作上遠沒有這麼簡單。從機理上看，CRISPR-Cas9系統有兩種潛在的基因編輯和治療手段，一種是非同源的，它能永久「沉默」掉致病的基因；另一種是同源的，它能將錯誤的基因改寫成正常的基因。顯然，後者的應用潛力更為廣泛。
CRISPR基因編輯技術曾獲《科學》雜誌2015年度突破，未來潛力巨大（圖片來源：《科學》）
但基於同源編輯的療法需要同時將Cas9蛋白、gRNA、以及待插入基因組的供體DNA引入需要編輯的區域。在細胞實驗中，科學家們把腺相關病毒（AAV）改造成了「快遞員」，讓它們來遞送這些分子。然而，許多人體內對腺相關病毒具有免疫力。這就好像門衛不讓快遞員進入小區，CRISPR-Cas9系統也就失去了用武之地。此外，基於腺相關病毒的遞送技術還有可能帶來預料外的脫靶效應，額外提高基因編輯的風險。因此，想要在人體內真正用上CRISPR-Cas9技術，我們還需要開發一種全新的遞送手段。
CRISPR技術先驅Jennifer Doudna教授也參與了這項研究（圖片來源：加州大學伯克利分校）
加州大學伯克利分校的一項研究有望解決這一難題。一支包括CRISPR技術先驅Jennifer Doudna教授在內的團隊開發了一種全新的納米顆粒，用來代替應用潛力有限的腺相關病毒。這一成果今日在線發表在了《自然》子刊《Nature Biomedical Engineering》上。
在這篇論文里，研究人員提到，他們將納米金顆粒作為核心，讓它與不同的CRISPR組件相結合。這樣一來，無論是Cas9蛋白、gRNA、還是供體DNA，都能緊緊靠近納米金顆粒，一同遞送。隨後，研究人員們又在外部套上一層具有保護性的聚合物，讓它更為穩固。
納米顆粒的開發流程（圖片來源：《Nature Biomedical Engineering》）
按設想，在需要基因編輯的部位，研究人員可以特異性地注入具有編輯功能的納米顆粒。這些顆粒會被細胞內吞，並在細胞體內釋放出CRISPR的關鍵組件。這些組件會進一步進入細胞核，進行有效而安全的基因編輯。
為了驗證這一顆粒的實際臨床應用價值，研究人員們又進一步用它去治療罹患杜氏肌營養不良症的小鼠。這些小鼠體內的mdx基因出現了突變，無法正常合成抗肌萎縮蛋白（dystrophin）。讓研究人員們感到鼓舞的是，在使用納米顆粒遞送CRISPR-Cas9基因編輯系統後，這些小鼠mdx基因的突變得到了修復，它們也能夠繼續表達抗肌萎縮蛋白。此外，這些小鼠肌肉組織內的脫靶效應也降到了最低。這些成功的數據為我們打開了一扇大門，門的另一側，是通往人體應用的康庄大道。
該納米顆粒成功讓突變的小鼠重新表達正常的抗肌萎縮蛋白（圖片來源：《Nature Biomedical Engineering》）
「在這篇論文中，我們通過基於同源修復的方法，能把錯誤的基因修正成為正確的野生型，」本論文的主要負責人之一Niren Murthy教授說道：「目前，（針對杜氏肌營養不良症的）另一種療法是『外顯子』跳躍，讓你跳過一些錯誤的外顯子，使得這個蛋白依舊可以被生產。但這些蛋白的功能不如野生型的蛋白。」
「為了實現同源修復，你必須給細胞提供Cas9蛋白、gRNA、以及一大段模板DNA，」該研究的另一名主要負責人Irina Conboy教授說道：「它們必須在同一個時間出現在同一個地點，才能起作用。我們的納米顆粒系統就能同時將三個關鍵成分遞送到需要它們的位置。」
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