近日，中科院國(guó)家納米科學(xué)中心研究員蔣興宇、鄭文富帶領(lǐng)的課題組發(fā)表了非病毒納米載體遞送的研究成果。他們開(kāi)發(fā)了一系列非病毒的納米載體，這些非病毒納米載體可高效遞送CRISPR/Cas9系統(tǒng)到體內(nèi)，為拓展這一強(qiáng)大基因編輯技術(shù)在生命科學(xué)和臨床領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新途徑。相關(guān)成果近日發(fā)表于德國(guó)《應(yīng)用化學(xué)》。

CRISPR/Cas9系統(tǒng)作為基因編輯技術(shù)的弄潮兒，具有巨大的潛在應(yīng)用。但目前大部分方法都是利用病毒載體導(dǎo)入到生命體，極大地限制了其臨床應(yīng)用前景。但病毒載體對(duì)宿主細(xì)胞可能產(chǎn)生致癌、致突變的風(fēng)險(xiǎn)，這成為阻礙該技術(shù)臨床應(yīng)用的主要瓶頸。生物材料領(lǐng)域的科學(xué)家嘗試?yán)萌斯ぽd體，例如脂質(zhì)體、納米材料等把編碼的CRISPR/Cas9的質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)胞。

研究人員發(fā)展了基于金納米顆?！|(zhì)體體系的光控釋放納米遞送系統(tǒng)。他們將金納米顆粒表面修飾TAT多肽，使其表面帶正電荷，能夠和帶負(fù)電荷的表達(dá)Cas9蛋白和引導(dǎo)RNA的質(zhì)粒結(jié)合，形成一個(gè)整體上帶負(fù)電荷的“納米核”，再在該“核”外包裹帶正電荷的脂質(zhì)體層以及PEG2000-DSPE，形成一個(gè)具有核殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒。該納米顆?？赏ㄟ^(guò)細(xì)胞的胞吞及溶酶體逃逸途徑進(jìn)入細(xì)胞漿，在514 nm激光照射下，金顆粒和TAT之間的金—硫鍵被打開(kāi)，從而將修飾在金顆粒上的TAT多肽解離下來(lái)，與TAT多肽通過(guò)靜電相互作用結(jié)合的Cas9/sgRNA plasmid也隨之解離下來(lái)，并在TAT多肽的指引下穿過(guò)細(xì)胞核膜進(jìn)入細(xì)胞核。利用該納米載體，研究組在體外體內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤癌基因Plk-1的靶向敲除并有效控制了腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。