依靠母親感染病毒和納米磁鐵的新技術(shù)可以用來編輯導(dǎo)致鐮狀細(xì)胞、肌營養(yǎng)不良和囊性纖維化等疾病的缺陷基因。
萊斯大學(xué)的生物工程學(xué)家剛寶將磁性納米粒子與從特定蛾類中提取的病毒容器相結(jié)合，提供CRISPR/Cas9有效載荷，并通過空間控制修飾特定組織或器官中的基因。
由于磁場操作簡單，與光不同，它可以很容易地穿過組織，因此鮑和他的同事希望通過激活血液中的滅活病毒來控制病毒有效載荷在目標(biāo)組織中的表達(dá)。
這項研究發(fā)表在《自然生物醫(yī)學(xué)工程》上。在自然界中，CRISPR/Cas9通過記錄入侵者的DNA來支持微生物的免疫系統(tǒng)。這使得微生物能夠識別和攻擊返回的入侵者，但科學(xué)家們一直在競爭調(diào)整CRISPR/Cas9，以修復(fù)導(dǎo)致遺傳疾病的突變，并在實驗室實驗中操縱DNA。
CRISPR/Cas9可能會預(yù)防遺傳性疾病——如果科學(xué)家能夠?qū)⒒蚪M編輯機(jī)器發(fā)送到身體中正確的細(xì)胞。然而，障礙仍然存在，特別是在有效提供基因編輯有效載荷方面。
包說，要治療很多疾病，需要編輯體內(nèi)的細(xì)胞?！叭欢?，通過空間控制將基因組編輯機(jī)有效地轉(zhuǎn)移到體內(nèi)的目標(biāo)組織，仍然是一個重大挑戰(zhàn)，”Bao說?！凹词鼓阍诰植孔⑸洳《据d體，它也會泄漏到其他組織和器官，這可能是危險的?！?
包氏集團(tuán)研發(fā)的這種載體是基于感染苜蓿(California Autographa)的病毒，即苜蓿(苜蓿彎孢)，一種原產(chǎn)于北美的蛾。圓柱形桿狀病毒載體(BV)，即攜帶有效載荷的病毒部分，被認(rèn)為是大的，直徑高達(dá)60納米，長度為200-300納米。鮑說，這足以傳遞3.8萬多個堿基對的DNA，也足以為靶細(xì)胞提供多個基因編輯單元。
他說，BV和磁性納米粒子結(jié)合的靈感來自與博士后研究員、《賴斯》的合著者朱海寶的討論。他在新加坡博士后期間了解到這種病毒，但在加入Bao Lab之前，他對磁性納米粒子一無所知。賴斯的團(tuán)隊之前已經(jīng)使用了氧化鐵納米粒子，并施加了磁場來打開血管壁，這足以讓大分子藥物通過。
“我們真的不知道這是否適合基因編輯，但我們認(rèn)為值得一試，”鮑說。
研究人員使用磁性納米粒子來激活BV，并僅在需要時提供基因編輯有效載荷。為此，他們使用一種叫做C3的免疫系統(tǒng)蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)通常可以滅活桿狀病毒。
“如果我們將BV與磁性納米粒子結(jié)合，我們可以通過施加磁場來克服這種失活，”Bao說。“很美，當(dāng)我們提供時，基因編輯只發(fā)生在我們施加磁場的組織或部分組織中。”
磁場的應(yīng)用允許BV轉(zhuǎn)導(dǎo)，即在靶細(xì)胞的有效載荷傳遞過程中引入基因編輯貨物。有效載荷也是DNA，它編碼報告基因和CRISPR/Cas9系統(tǒng)。
在試驗中，BV負(fù)載了綠色熒光蛋白或螢火蟲熒光素酶。含有蛋白質(zhì)的細(xì)胞在顯微鏡下閃閃發(fā)光，實驗表明磁鐵在細(xì)胞培養(yǎng)物和實驗室動物中靶向遞送BV貨物非常有效。
鮑指出，他和其他實驗室正在研究使用腺病毒相關(guān)病毒()來遞送CRISPR/Cas9，但他表示，BV的治療貨物容量約為BV的8倍?！叭欢斜匾笲V對靶細(xì)胞的轉(zhuǎn)導(dǎo)更加有效，”他說。
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