依靠母親感染病毒和納米磁鐵的新技術(shù)可以用來(lái)編輯導(dǎo)致鐮狀細(xì)胞、肌營(yíng)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(guò)空間控制修飾特定組織或器官中的基因。
由于磁場(chǎng)操作簡(jiǎn)單，與光不同，它可以很容易地穿過(guò)組織，因此鮑和他的同事希望通過(guò)激活血液中的滅活病毒來(lái)控制病毒有效載荷在目標(biāo)組織中的表達(dá)。
這項(xiàng)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(guò)記錄入侵者的DNA來(lái)支持微生物的免疫系統(tǒng)。這使得微生物能夠識(shí)別和攻擊返回的入侵者，但科學(xué)家們一直在競(jìng)爭(zhēng)調(diào)整CRISPR/Cas9，以修復(fù)導(dǎo)致遺傳疾病的突變，并在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中操縱DNA。
CRISPR/Cas9可能會(huì)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(shuō)，要治療很多疾病，需要編輯體內(nèi)的細(xì)胞?！叭欢?，通過(guò)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(gè)重大挑戰(zhàn)，”Bao說(shuō)。“即使你在局部注射病毒載體，它也會(huì)泄漏到其他組織和器官，這可能是危險(xiǎn)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(zhǎng)度為200-300納米。鮑說(shuō)，這足以傳遞3.8萬(wàn)多個(gè)堿基對(duì)的DNA，也足以為靶細(xì)胞提供多個(gè)基因編輯單元。
他說(shuō)，BV和磁性納米粒子結(jié)合的靈感來(lái)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(duì)磁性納米粒子一無(wú)所知。賴斯的團(tuán)隊(duì)之前已經(jīng)使用了氧化鐵納米粒子，并施加了磁場(chǎng)來(lái)打開血管壁，這足以讓大分子藥物通過(guò)。
“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(shuō)。
研究人員使用磁性納米粒子來(lái)激活BV，并僅在需要時(shí)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?？梢詼缁顥U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(guò)施加磁場(chǎng)來(lái)克服這種失活，”Bao說(shuō)?！昂苊?，當(dāng)我們提供時(shí)，基因編輯只發(fā)生在我們施加磁場(chǎng)的組織或部分組織中?！?
磁場(chǎng)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(guò)程中引入基因編輯貨物。有效載荷也是DNA，它編碼報(bào)告基因和CRISPR/Cas9系統(tǒng)。
在試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)表明磁鐵在細(xì)胞培養(yǎng)物和實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物中靶向遞送BV貨物非常有效。
鮑指出，他和其他實(shí)驗(yàn)室正在研究使用腺病毒相關(guān)病毒()來(lái)遞送CRISPR/Cas9，但他表示，BV的治療貨物容量約為BV的8倍?！叭欢?，有必要使BV對(duì)靶細(xì)胞的轉(zhuǎn)導(dǎo)更加有效，”他說(shuō)。
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