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本帖最后由 细胞海洋 于 2015-9-7 08:06 编辑
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( K* Y4 }% I" u3 ?“魔法剪刀”CRISPR-Cas9搭车“DNA纳米纱团”进入细胞核?!
/ y0 m4 F$ v6 Y0 S" l2 @/ s来源:美中药源 / 作者: / 2015-09-04
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% r- r' d7 z9 a, Q& l0 j2 f【新闻事件】:北卡州立和北卡大学的科学家最近在Angew Chemie(应用化学)杂志上报道一种能把“魔法剪刀”CRISPR-Cas9有效地送入细胞核的纳米技术。这种被称为“DNA纳米纱团”的药物输送载体需要根据CRISPR-Cas9的单导RNA(single guide RNA)序列“量身定做”,合成的单链DNA随后自组装形成能吸附CRISPR-Cas9复合物的“DNA纳米纱团”。再加载一层聚乙二胺外壳之后,这种CRISPR-Cas9—“DNA纳米纱团”纳米粒能顺利进入细胞和细胞核并实现CRISPR-Cas9的基因编辑功能。“DNA纳米纱团”是“首次“在体外和体内证明把CRISPR-Cas9复合物一起送进细胞核并实现基因编辑功能的药物输送体系。/ D0 b4 V# n; h/ ?2 j4 g8 p
【药源解析】:药源最近报道,CRISPR-Cas9作为一种简单且又实用的基因编辑工具已经得到包括比尔盖茨、谷歌在内的投资大鳄们的承认,以CRISPR-Cas9为核心技术的Editas公司获得了这些投资高手的1.2亿美元融资。虽然CRISPR-Cas9技术最近才“出道”,但相比其它基因改造平台,比如巨核酶(meganucleases)、锌指核酶(zinc-finger nucleases)以及TALEN(transcription activator-like effector nuclease)技术已经显示明显优势。遗憾的是CRISPR-Cas9作为单导RNA和Cas9水解酶的复合物也有明显缺陷,就是这些高度阴离子化的核酸和蛋白质无法渗透细胞膜进入细胞。而“DNA纳米纱团”试图从一个侧面解决这个难题。" A8 A0 {. _0 ~3 k6 L
如上图所示,“DNA纳米纱团”输送平台包括四个主要步骤:(一)“DNA纳米纱团”的制备。北卡州立和北卡大学的联合课题组通过“滚环DNA扩增技术”(Rolling Circle Amplification,RCA)合成含有一段和CRISPR-Cas9单导RNA互补的,而且含有重复的反向DNA片段的单链DNA。这种DNA随之自组装形成一种象“纱团”一样的DNA纳米粒;(二)装载CRISPR-Cas9。“DNA纳米纱团”能通过互补的DNA序列“吸附”CRISPR-Cas9复合物;(三)阳离子外壳涂层。在吸附了CRISPR-Cas9的“DNA纳米纱团”外层涂上聚乙二胺(PEI)外壳以增加纳米粒的稳定性;(四)进入细胞核并实现基因编辑功能。装载有CRISPR-Cas9的高度阳离子化的“DNA纳米纱团“纳米粒能通过内化进入细胞,再通过Cas9融合多肽进入细胞核并实现基因编辑。整个过程大致需要6小时。
3 J$ L1 {9 A- a0 r& t“DNA纳米纱团”作为一种RNA/蛋白质输送平台和传统技术相比有许多优势。首先,“DNA纳米纱团”能直接把sgRNA和Cas9水解酶直接输送进细胞,而不是象之前的DNA表达系统那样在细胞内“即时合成“,这样有效地控制了”给药“剂量。其次,“DNA纳米纱团”输送平台的效率和传统技术相比也较高,比如“DNA纳米纱团”和细胞渗透性CRISPR-Cas9多肽表达系统相比基因编辑的效率也从后者的9.7%提高到前者的36%。第三,“DNA纳米纱团”理论上是一种更广泛的药物输送系统,能用于其它核酸以及DNA亲和蛋白的输送。除此之外,“DNA纳米纱团”还是一种大小均一的纳米粒,平均直径只有56纳米。尤其有意思的是装载了CRISPR-Cas9和聚乙二胺(PEI)之后“DNA纳米纱团”会变得更小。; T) k8 L! h& m% l0 w" ?
虽然北卡州立和北卡大学的科学家已经证明“DNA纳米纱团”能有效地把CRISPR-Cas9输送到细胞核并实现基因编辑,但DNA纳米纱团”作为一种药物载体开发还需要进一步改良。比如“DNA纳米纱团”和其它传统的纳米载体不同,需要为不同的CRISPR-Cas9“量身定做”,也就是说每一个“DNA纳米纱团”都具有崭新结构,作为一种药物载体显然是不利的。另外,因为“DNA纳米纱团”的主要组成是核苷酸,理论上能被机体迅速降解,所以除了给药途径受到限制以外在循环系统的稳定性是另一个缺陷,除此之外,“DNA纳米纱团”的制备成本也远远高于其它传统纳米载体。$ {3 ]; G) [# p
. H# |% L; H9 S# s$ L# L- K2楼原文 感谢Damon-Salvatore 提供 |
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