科學家發現納米金粒子使Crispr基因編輯更實用化，更加精確

弗雷德·哈欽森癌症研究中心的科學家們通過簡化基因編輯指令傳遞給細胞的方式，朝著使基因療法更實用化邁出了一步。據《Nature Materials》5月27日報道，他們使用金納米粒子代替滅活病毒，安全地在HIV和遺傳性血液病的實驗室模型中提供基因編輯工具。

這是第一次用一個裝載了Crispr的金納米粒子來編輯罕見但功能強大的造血幹細胞亞群（所有血細胞的來源）中的基因。攜帶金納米粒子的Crispr在血液幹細胞中成功地進行了基因編輯，沒有任何毒副作用。

「隨著基因療法在臨床試驗中取得成功並為患者所用，我們需要一種更實用的方法，」資深作者、弗雷德·哈欽森臨床研究部門的助理成員詹妮弗·阿達爾博士說，目前的基因療法方法是全世界數以百萬計的人無法使用的。我想找到更簡單的方法，被動地將基因編輯傳遞給血液幹細胞。」

雖然Crispr使精確地向基因組傳遞基因修飾變得越來越容易，但它仍然面臨著挑戰。讓細胞接受Crispr基因編輯工具需要一個小的電擊，它會損壞甚至殺死細胞。如果需要精確的基因編輯，那麼必須設計額外的分子來傳遞它們，增加成本和時間。

金納米粒子是一種很有前途的替代品，因為這些小球體的表面（大約是食鹽顆粒大小的十億分之一）允許其他分子很容易粘附在它們上面並保持粘附。

「我們設計了金納米粒子以快速穿過細胞膜，避開試圖破壞它們的細胞器，然後直接進入細胞核編輯基因，」弗雷德·哈欽森（Fred Hutch）博士後研究員雷扎·沙巴齊博士說，他已經為金納米粒子的藥物和基因傳遞工作了七年。

沙巴齊用實驗室級的黃金製成黃金顆粒，經過提純後，將其作為液體裝在一個小實驗室瓶中。他將純化後的黃金混合到一種溶液中，使單個金離子形成微小的顆粒，然後研究人員測量這些顆粒的大小。他們發現，一個特定的尺寸——19納米寬——是最好的，因為它的大小和粘性足以將基因編輯材料添加到粒子的表面，同時仍然小到足以讓細胞吸收它們。

FredHutch團隊將這些基因編輯組件裝在黃金顆粒上：

一種稱為crrna的引導分子可以作為一種基因GPS來顯示crispr複合體在基因組中的何處進行切割。

Crispr核酸酶蛋白，通常被稱為「遺傳剪子」，它可以切割DNA。最常用的Crispr核酸酶蛋白是CAS9。但是弗雷德·哈欽森的研究人員也研究了CAS12A（以前叫CPF1），因為CAS12A會交錯地切割DNA。研究人員希望這能讓細胞更有效地修復切口，同時將新的基因指令嵌入細胞。Cas12A相對於Cas9的另一個優點是它只需要一個引導分子，這一點很重要，因為納米顆粒的空間限制。CAS9需要兩個引導分子。

什麼樣的基因改變的說明（「ssdna」）。弗雷德·哈欽森的研究小組選擇了兩種遺傳性基因變化來預防疾病：能預防艾滋病的CCR5和能預防鐮狀細胞病和地中海貧血等血液疾病的伽馬血紅蛋白。

聚乙烯亞胺的塗層聚集在粒子的表面，使其具有更高的正電荷，使其更容易被細胞吸收。這是另一種讓細胞接受基因編輯工具（稱為電穿孔）的方法的改進，這種方法需要輕微地震動細胞，使其打開，並允許基因指令進入。

然後，研究人員用一種叫做CD34的蛋白質標記分離出了血液幹細胞。這些CD34陽性細胞含有能產生整個血液和免疫系統的造血祖細胞。

在實驗室的培養皿中觀察人類血液幹細胞，研究人員發現，在添加後的6小時內，細胞自然地吸收了滿載的金納米粒子，在24到48小時內，他們可以看到基因編輯的發生。他們觀察到，與更常用的cas9蛋白伴侶相比，cas12a-crispr蛋白伴侶能更好地為細胞提供非常精確的基因編輯。

在研究人員將細胞注射到小鼠模型中8周後，基因編輯效應達到峰值；注射22周後，編輯後的細胞仍然存在。弗雷德·哈欽森的研究人員還發現了小鼠模型骨髓、脾臟和胸腺中經過編輯的細胞，這表明這些器官中分化的血細胞可以在不需要再次治療的情況下進行治療。

在這項研究中，研究人員報告說，10%到20%的細胞接受了基因編輯，這是一個很有希望的開始，但研究人員希望將50%或更多的細胞進行編輯，他們相信這將有很好的機會對抗這些疾病。

Adair和Shahbazi正在尋找商業合作夥伴，將這項技術開發成人們的治療方法。他們希望在幾年內開始臨床試驗。

原 文 出 處

版權聲明

本文系HIVnews公眾平台編譯文章，僅供參考性閱讀，請以原文為準，請使用「分享圖文」分享本文，未獲得作者授權禁止一切轉載行為，轉載請聯繫公眾平台獲取授權，如有發現擅自轉載，一律舉報並追究法律責任。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！