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规律间隔成簇短回文重复序列（CRISPR）及其伴随的蛋白质CRISPR相关蛋白9（Cas9）作为一种改变游戏规则的基因组编辑系统，几年前成为国际头条新闻。该系统由Cas9和一条被称为单导向RNA（sgRNA）的遗传物质链组成，可以针对DNA的特定区域，起到“分子剪刀”的作用，进行精确编辑。Cas9-sgRNA复合物，即Cas9核糖核蛋白（RNPs）直接进入细胞核被认为是实现基因组编辑的最安全、最有效的方法。然而，Cas9 RNP的细胞通透性较差，因此需要一个载体分子将其运输穿过细胞膜的第一道障碍，然后才能到达细胞核。这些载体需要与Cas9 RNP结合，将其携带到细胞中，防止其被称为“内体”的细胞内细胞器降解，并最终释放，而不会对其结构造成任何改变。 在2022年6月发表在《今日应用材料》第27卷的最新论文中，熊本大学的一个研究团队开发了一种可转化的聚轮烷（PRX）载体，该载体可以利用Cas9RNP高效、易用地进行基因组编辑。“虽然之前已经有一些基于PRX的核酸和蛋白质药物载体的报道，但这是第一篇关于基于PRX的Cas9 RNP载体的报道。此外，我们的发现描述了如何跨多个步骤精确控制细胞内动力学。这将证明对这一方向的未来研究非常宝贵，”该论文的通讯作者Keichi Motoyama教授说。 对于他们的新型载体，研究团队专注于含有胺基的PRX，即氨基PRX，并在获得最终产品之前进行了多轮开发和优化。例如，第一代（1G）载体分子利用氨基PRX的自主转化特性，有效地将其与Cas9 RNP复合，并使其能够通过细胞膜传递。第二代（2G）致力于内体逃逸。这是通过将氨基PRX中的氨基转化为内小体内的高度阳离子（带正电）粒子实现的，这导致内小体破裂和Cas9 RNP氨基PRX逃逸。接下来的几代人解决了Cas9一旦逃离内体后释放的相关问题。最后，他们开发了第五代（5G）多步可转化氨基PRX载体，该载体可以精确有效地将Cas9 RNP运送到细胞核中。研究团队进一步进行了体外和体内实验，以确认该系统的细胞毒性及其基因组编辑效率。熊本大学副教授Taishi Higashi透露：“我们的输送系统细胞毒性低，其基因组编辑活性相当于目前市场上最有效的系统。”他是该研究的另一位通讯作者。“此外，我们在几代人之间优化输送系统的多次尝试，提供了关于各种可生物降解基团和氨基的类型和位置的重要信息，可用于此类系统，以进一步定制和调整其性质。”
5G氨基PRX载体的自主作用、多步转化特性和低细胞毒性使其成为安全高效地递送Cas9 RNP的极有希望的候选载体。这些发现还可以应用于广泛的分子传递，如酶、抗体和小干扰RNA（siRNA），从而使这种新型载体在药物和疫苗开发领域取得重大成就。 Toru Taharabaru, Takuya Kihara, Risako Onodera, Tetsuya Kogo, Kenjirou Higashi, Kunikazu Moribe, Teruya Nakamura, Keiichi Motoyama, Taishi Higashi. Polyrotaxane-based multi-step transformable materials for the delivery of Cas9 ribonucleoprotein. Applied Materials Today, 2022; 27: 101488 DOI: 10.1016/j.apmt.2022.101488 https://www./science/article/abs/pii/S2352940722001238?via%3Dihub#fig0007 【免责声明】图文来自网络，版权属于原作者，如有侵权或非授权发布之嫌，请联系我们，我们将及时更正、删除。转载目的在于促进信息交流，并不代表本公众号赞同其观点或对其内容真实性负责。 |
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CRISPR-Cas9被认为是一种革命性的基因编辑工具，但由于缺乏安全有效地将其导入细胞的方法，其应用受到限制。最近，
