使用新的递送系统，来自麻省理工学院的研究人员已经开发出纳米颗粒，可以提供CRISPR基因组编辑系统并具体修饰基因，消除了使用病毒进行交付的需要。通过新的技术，研究人员能够在约80％的肝细胞中切出某些基因，以成年动物的CRISPR获得最佳成功率。
“这真的很激动在这里我们已经表明你可以制作一个纳米粒子可以用来永久性，特别是在成人动物的肝脏中的肝脏中的DNA，”麻省理工学院的化学工程系副教授Daniel Anderson说：麻省理工学院梭科学综合癌症研究所和医学工程研究所（IMES学院）。
本研究靶向的基因之一，称为PCSK9，调节胆固醇水平。人类文字中的突变与含有含有含有含有优势家族性高胆固醇血症的罕见紊乱，并且FDA最近批准了抑制PCSK9的两种抗体药物。然而，这些抗体需要定期进行，并且在其余的患者的生命中提供治疗。根据麻省理工学院团队，新的纳米颗粒在单一治疗后永久地编辑基因，并且该技术还提供了治疗其他肝脏障碍的承诺。
安德森是该研究的高级作者，它出现在11月13日的自然生物技术问题。本文的牵头作者是高川学院研究科学家Hao Yin。其他作者包括David H. Koch Institute Mit教授Robert Langer教授Victor Koteliansky和Skolkovo科学技术研究所的Timofei Zatsepin，以及Massachusetts Medical School大学Wen Xue教授。
靶向疾病
许多科学家正试图开发安全有效的方法来提供CRISPR所需的组件，这由一种名为CAS9的DNA切割酶以及将酶引导到基因组特异性区域的短RNA，引导CAS9切。
在大多数情况下，研究人员依赖于病毒来携带Cas9的基因，以及RNA引导股。2014年，安德森，尹和他们的同事在首次证明了在成年动物中用CrisprprpRprp的疾病（肝脏紊乱酪氨酸血症）的第一次证明了一个非浪潮交付系统。然而，这种类型的递送需要高压注射，这也可能对肝脏造成一些损害的方法。
后来，研究人员显示它们可以通过将Cas9编码到纳米颗粒代替病毒的纳米粒子中而没有高压注射的组件而没有高压注射。使用这种方法，其中引导RNA仍然被病毒递送，研究人员能够以约6％的肝细胞编辑靶基因，这足以治疗酪氨酸血症。
Anderson说，虽然该交付技术拥有承诺，但在某些情况下，拥有完全非潮流的交付系统会更好。一次考虑是，一旦使用特定病毒，患者会对它进行抗体，因此不能再使用它。此外，一些患者对病毒的预先存在于被测试的病毒作为CRISPR递送车辆进行预先存在。
在Newnature BiotechnologyPaper中，研究人员提出了一种使用纳米颗粒提供Cas9和RNA指南的系统，无需病毒。为了提供指导RNA，他们首先必须化学修饰RNA以保护其在身体中的酶保护通常会在它到达目的地之前将其分解。
研究人员分析了由CAS9和RNA引导件形成的复合物的结构，或SGRNA，或SGRNA，到P OUT POURS可以在不干扰两个分子的结合的情况下进行化学修饰的引导RNA链的部分。基于此分析，它们创建并测试了许多可能的修改组合。
“我们使用了Cas9和SGRNA复合物的结构作为指导，并测试了P OUT，我们可以修改高达40％的导向RNA，”尹说。“我们可以严重修改它，而不影响SGRNA和CAS9的结合，这种增强的修改真正增强了活动。”
重新编程肝脏
研究人员将这些修饰的RNA指导（它们称为增强的SGRNA）包装成脂质纳米颗粒，其先前用于将其他类型的RNA递送至肝脏，并将其注入小鼠以及编码Cas9的mRNA的纳米颗粒。
他们尝试敲除肝细胞表达的一些不同基因，但大部分注意到它们对胆固醇调节PCSK9基因。研究人员能够以超过80％的肝细胞消除该基因，并且在这些小鼠中不可检测到PCSK9蛋白。他们还发现治疗小鼠的总胆固醇水平的35％下降。
研究人员现在正在努力确定可能从这种方法中受益的其他肝病，并推动这些方法对患者使用。
“我认为拥有完全合成的纳米颗粒，可以特别转变基因，这可能是一个强大的工具，不仅适用于PCSK9，而且对于其他疾病也是如此，”Anderson说。“肝脏是一个非常重要的器官，也是许多人为疾病的源泉。如果您可以在仍在使用它的同时重新编程肝脏的DNA，我们认为有许多可以解决的疾病。“
“我们非常兴奋，看看这款纳米技术开放新途径的新应用程序进行基因编辑，”Langer补充道。
该研究由国家康斯科（NIH），俄罗斯科学基金，Skoltech Center和Koch Institute支持（核心）授予国家癌症研究所的国家资助。
出版物：Hao Yin等，“导向RNA的结构引导的化学改性使有效的非病毒在体内基因组编辑中，”自然生物技术，2017; DOI：10.1038 / NBT.4005
