在该杂志最近发表的一篇评论中 美国国家科学院院刊研究人员探索非病毒和细胞特异性成簇规则间隔短回文重复序列 (CRISPR)-CRISPR 相关蛋白 (Cas) 递送方法，并强调其在研究和基因治疗应用中的优势。
学习： 体内基因组编辑器的靶向非病毒递送。 图片来源：Catalin Rusnac / Shutterstock.com
改善 CRISPR-Cas 酶的递送
CRISPR-Cas 酶可实现基因组编辑的精确性和简便性； 然而，它们也与某些安全问题有关，因为它们有可能引起永久性改变。 Cas9 特异性的增强标志着进步，但有针对性的递送对于最大限度地降低风险仍然至关重要。
病毒载体作为这些酶的递送载体已被广泛研究。 然而，这些系统也与免疫原性和遗传破坏的风险有关。
CRISPR-Cas 核糖核蛋白 (RNP) 和信使核糖核酸 (mRNA) 编码的核酸酶等新兴替代品可减少脱靶效应和肿瘤发生风险，但缺乏特异性靶向。 例如，Cas9 RNP 可提供短暂的细胞存在和成本效益，减少脱靶效应和免疫原性； 然而，他们的目标交付提出了重大挑战。 因此，仍然迫切需要先进的交付策略。
进一步的研究对于开发更安全、更精确的 CRISPR-Cas 系统传递机制至关重要，这将确保靶向基因组编辑具有最小的脱靶效应并降低临床风险。
离体 有针对性的交付方法
可以通过细胞的物理隔离来实现靶向递送 离体 基因组编辑。 这种方法对于造血细胞特别有效，可以在体外轻松分离和编辑造血细胞。
电穿孔等技术促进了 T 细胞以及造血干细胞和祖细胞 (HSPC) 的高效基因组编辑，从而为镰状细胞病 (SCD) 和 β 地中海贫血等血液疾病的治疗带来了独特的革命性潜力。 尽管其 功效电穿孔的一个重要限制是其对其他组织的适用性有限以及潜在的细胞毒性作用。
离体 基因组编辑也促进了再生医学的发展。 例如， 诱导多能干细胞 用 Cas9 RNP 编辑的 iPSC（iPSC）已被用于开发遗传性皮肤病和 1 型糖尿病 (T1D) 的治疗方法，从而证明了这种方法替代或再生受损组织的潜力。 这种特异性确保了编辑非预期细胞类型的风险最小，并为治疗干预提供了受控环境。
体内 基因组编辑：挑战与机遇
体内 基因组编辑在没有分离的情况下准确靶向特定组织的能力受到限制。 直接注射等技术已在大脑、皮肤和肿瘤领域取得了局部成功，而细胞穿透肽和脂质纳米粒子 (LNP) 等创新技术则提供了更广泛的递送可能性。 这些进步将不可避免地支持未来 CRISPR-Cas 系统的开发，该系统可以以细胞特异性的精度进行系统递送。
交付方面的进步：LNP 和封闭式交付车辆 (EDV)
LNP 能够进行全身递送和内体逃逸，从而将基因组编辑工具直接释放到细胞中。 LNP 包装了更大的基因序列并针对特定组织，其治疗家族性高胆固醇血症等复杂疾病的潜力已被研究。
包括病毒样颗粒 (VLP) 和细胞外囊泡 (EV) 在内的生物启发载体模仿病毒传递机制进行靶向编辑。 这些 EDV 利用自然过程进行高效的基因组编辑，从而展示了 CRISPR-Cas 传递方法的不断发展及其克服当前限制的潜力。
离体 VLP 的精确度
VLP 已显示出在向特定细胞类型精确提供基因组编辑工具方面的前景。 离体 环境。 这些工程颗粒通常利用 VSV-G 糖蛋白，因为其受体范围广泛，包括低密度脂蛋白受体 (LDL-R)，以促进进入多种人体细胞，例如 T 细胞、B 细胞、iPSC 和分化簇 (CD)34+ HSPC。
通过用其他病毒对 VLP 进行假型化，进一步完善了这种广泛的适用性 糖蛋白 基于特定受体相互作用最终靶向细胞。 例如，利用人类免疫缺陷病毒 1 型 (HIV-1) 包膜糖蛋白将 VLP 靶向 CD4+ T 细胞，从而增强递送的特异性并最大限度地减少脱靶效应。 这种方法在癌症治疗的免疫细胞重编程和再生医学的干细胞编辑方面发挥了重要作用。
体内 EDV 的进步
VLP 和 EV 都提供了直接和本地化 CRISPR-Cas9 编辑器交付的平台。 当直接施用到感兴趣的部位（例如眼睛或肌肉组织）时，这些 EDV 无需进行细胞特异性靶向，从而为治疗杜氏肌营养不良症（DMD）和神经退行性疾病等疾病提供了机会。 此外，VLP 的全身给药已经实现了靶向肝脏编辑，最终治疗肝脏相关疾病。
通过在 VLP 表面展示靶向分子，这些系统的特异性得以增强，从而将基因组编辑机制引导至特定细胞或器官，同时将脱靶活性降至最低。
未来发展方向
CRISPR-Cas疗法的全部潜力，特别是对于非肝脏和非血液疾病，依赖于更复杂的递送载体的开发。 挑战在于实现细胞类型特异性 活 不会诱导免疫反应或脱靶效应。
LNP 配方的最新创新和生物启发的 EDV 的探索为提高递送精度提供了有前景的策略。 这些进步与高通量筛选和抗体工程相结合，可能会导致微创和高度特异性的 CRISPR-Cas 疗法的开发。
期刊参考：
- 加利福尼亚州土田、KM 瓦斯科、JR 汉密尔顿和日本杜德纳 (2024)。 体内基因组编辑器的靶向非病毒传递。 美国国家科学院院刊。 doi:10.1073/pnas.2307796121
2024-03-08 00:08:00
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#CRISPR #传递的突破有望实现更安全的基因编辑
