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美国莱斯大学的生物工程师将一种感染紫花苜蓿尺蠖飞蛾的杆状病毒与磁性纳米粒子结合，用于递送基因编辑工具CRISPR/Cas9，修改特定组织或器官中导致各种遗传性疾病的缺陷基因，从而可用于治疗肌萎缩症、镰状细胞病、囊性纤维化、脊髓性肌萎缩症以及一些癌症。研究成果于近日发表在《自然生物医学工程》杂志。
在自然界中，微生物中的CRISPR/Cas9通过记录入侵者的DNA来增强免疫系统，并在异种DNA再次入侵时进行识别和攻击。科学家们一直在竞相改造CRISPR/Cas9，以修复导致遗传疾病的突变，并在实验中操纵DNA。如果能够在体内正确的细胞内进行基因编辑，那CRISPR/Cas9有可能会治疗遗传性疾病，但如何高效递送基因编辑系统仍旧障碍重重。
莱斯大学生的物工程师Gang Bao说：“对体内的目的细胞进行编辑可以治疗多种疾病。但是，通过空间控制将基因组编辑系统有效地递送到体内的目标组织中仍然是一个重大挑战，即使在局部注射病毒载体，它也会泄漏到其它组织和器官，这可能非常危险。”
Bao博士的团队开发的运载工具是基于一种感染紫花苜蓿尺蠖飞蛾的病毒。圆柱形杆状病毒载体(BV)是病毒的有效负载部分，直径约60nm，长度约200-300nm，可以运输超过38000bp的DNA，足以包含多个基因编辑单元。
由于磁场操作简单，容易穿透组织，Bao博士和他的同事们想用磁场激活血液中的灭活病毒，进而控制目的组织中病毒的有效表达。研究人员利用了使杆状病毒失活的C3免疫系统蛋白，试图使用磁性纳米颗粒来激活BV，并只在需要的地方递送基因编辑系统。Bao博士说：“如果我们将BV与磁性纳米粒子结合，我们可以通过外加磁场来重新激活BV。有趣的是，当我们递送病毒时，基因编辑只发生在组织或组织的一部分，也就是我们施加磁场的地方。”
磁场的应用使得BV转导将编码报告基因和CRISPR/Cas9系统的DNA递送到目的细胞成为可能。实验中，研究人员将绿色荧光蛋白或萤火虫荧光素酶注入BV，在显微镜下，带有这种蛋白质的细胞会发出明亮的绿色荧光。结果表明，在培养的细胞和实验室动物中，磁性纳米颗粒在靶向输送BV方面非常有效。
Bao博士指出，他和一些同行正在研究用腺相关病毒(AAV)传递CRISPR/Cas9，但是BV的容量大约是AAV的8倍，我们有必要提高BV感染靶细胞的效率，推进基因治疗的发展。”
科界原创 编译：花花 审稿：西莫 责编：唐林芳
期刊来源：自然生物医学工程
期刊编号：2157-846X
原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181113110359.htm
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