规律间隔成簇短回文重复序列(CRISPR)和 CRISPR 相关蛋白 9(Cas9)基因编辑系统因其强大的基因编辑能力而备受关注。然而,CRISPR-Cas9 系统在进入生物体后容易被体液中的酸、酶和其它物质降解,因此如何高效地将 CRISPR-Cas9 系统递送到靶器官和细胞中一直是推动 CRISPR-Cas9 技术应用的研究热点。物理方法与病毒载体在递送 CRISPR-Cas9 系统过程中存在基因突变、细胞损伤风险和特异性差等缺陷,而非病毒纳米载体则有望规避这些挑战。此外,为了实现更高效、更精确的基因编辑并减少不良副作用,刺激响应性纳米载体被广泛设计用于 CRISPR-Cas9 系统的时空可控递送。
基于此,安徽医科大学刘琦副教授联合南开大学刘阳教授团队在 BMEMat 上发表综述文章“Development of delivery strategies for CRISPR‐Cas9 genome editing”,介绍了 CRISPR-Cas9 基因编辑系统递送策略的最新进展,并系统性总结了这些策略的机制和优劣势。最后,该综述对 CRISPR-Cas9 递送领域存在的问题、挑战及未来的发展趋势进行了展望。
本文亮点
1. 总结了 CRISPR-Cas9 基因编辑系统递送策略的发展,包括物理方法、病毒载体、非病毒纳米载体及刺激响应性纳米载体。
2. 进一步讨论了这些递送策略和材料的优势和劣势,并系统性总结了实现精准基因编辑相关材料及技术的机制。
总结与展望
近年来,已有大量研究报道实现了 CRISPR-Cas9 系统的高效递送,但仍有几个关键的挑战需要解决,进一步推动 CRISPR‐Cas9 技术从基础研究走向临床应用。
1. 由于纳米材料在正常器官,特别是肝脏中的积累,其长期生物安全性需要进一步研究。
2. 进入血液循环后,纳米载体表面会非特异性吸附蛋白失去靶向性,需要对如何避免非特异性蛋白质吸附和暴露靶基团做进一步研究。
3. 目前刺激反应性载体在疾病治疗中的精度仍然不够理想,应考虑多种刺激的组合,包括内部和外部刺激。
4. 由于共同递送 CRISPR-Cas9 组分和供体 DNA 模板的复杂性,目前只开发了有限的载体用于基因校正。随着纳米技术的快速发展,需要进一步开发基于 HDR 的基因校正递送系统。