(原标题:新型基因递送系统问世 CRISPR编辑效率提升3倍)
CRISPR是一种革命性的基因编辑技术,可以像“分子剪刀”一样精准地修改导致疾病的基因,为治疗遗传病、癌症、罕见病等许多目前难以治愈的疾病带来了前所未有的希望。自这项技术诞生以来,科学家们已经成功在实验室中修复了许多致病基因。然而,一个关键问题始终限制着它的实际应用:如何安全、高效地把这套“剪刀”送到身体里真正需要它的细胞中去?如果送不到,或者送到了但效率太低,再先进的技术也无法真正治病。
现在,美国西北大学科学家团队取得了一项重要突破——他们设计出一种全新的“基因快递车”,不仅能更高效地把CRISPR工具送进细胞,还能减少伤害,提高基因修复准确率,为未来更多基因疗法的临床应用铺平了道路。
传统“快递”方式各有短板
要把CRISPR送进细胞,科学家目前主要依赖两种“交通工具”:一种是改造过的病毒,另一种是人工合成的微小脂肪颗粒(脂质纳米颗粒,简称LNP)。病毒就像天生的“潜入高手”,能轻松进入细胞,因此效率较高。但它也有明显缺点:人体会把它当成外来入侵者发起攻击,引发免疫反应,带来安全风险;而且它能携带的“货物”有限,有时装不下完整的基因编辑工具包。另一种方式,也就是LNP,安全性更高,不会引发强烈免疫反应,新冠疫苗就用到了这种技术。但它的短板是“送货效率”不高——这些小颗粒大多只能被动地被细胞“吞”进去,然后常常被困在细胞内部的“小隔间”(内体)里出不来,里面的基因工具也就无法发挥作用,最终真正起效的很少。
还有一种方法是先把细胞从身体里取出来,体外编辑好再送回去,但这一过程复杂、成本高,不适合大多数疾病。因此,科学家一直在寻找一种更安全、更高效、能直接在体内使用的递送方式。
新“快递车”穿上“智能外衣”
这次西北大学团队发明的新系统,叫作“脂质纳米颗粒球形核酸”(LNP-SNA),可以理解为给传统的脂肪小球穿上了一层特殊的“智能外衣”。这层外衣是由许多短小的DNA链紧密排列而成的球形结构,覆盖在整个颗粒表面。
这层DNA外壳的作用远不止保护内部的基因工具。更重要的是,它能让整个颗粒变得更容易被细胞“看见”和“接受”。因为细胞表面有一些天然能识别DNA的“感应器”,当这种带DNA外壳的小球靠近时,细胞会主动把它“拉”进去,而不是靠随机碰撞被“吞”下。这就像是从“快递放门口等你捡”变成了“快递员主动敲门,你直接开门收货”,效率自然大大提高。
研究发现,这种新型“快递车”进入细胞的效率是普通脂肪颗粒的3倍以上,对细胞的毒性却明显更低。更重要的是,它完成基因编辑的几率也提升了3倍,并且在修复基因时更加精准,出错的概率大幅下降——精确修复的成功率提高了60%以上。这对于基因治疗来说至关重要,因为一次错误的编辑就可能带来新的健康风险。
适合多种疾病的通用平台
这项技术还有一个巨大优势:它是一个“模块化”的平台,就像一个通用运输系统,可以灵活调整。比如,通过改变DNA外壳的“密码”,科学家可以让它专门寻找肝脏细胞、脑细胞或癌细胞,实现“指哪打哪”的精准投递。研究人员已经在多种人体细胞中测试了这种新系统,包括皮肤细胞、免疫细胞、肾脏细胞和骨髓干细胞,结果都表现出优异的递送效果。
目前,基于类似球形核酸技术的药物已有7种进入人体临床试验,其中一些正在测试癌症治疗的效果。这项新技术也正在由一些生物公司推广,目标是尽快用于临床试验。
科学家表示,CRISPR本身固然强大,但“怎么送”同样关键。这次的突破,不是改进“剪刀”,而是打造了一辆更聪明、更高效的“快递车”。通过巧妙的结构设计,让递送基因工具变得更精准、更安全。随着这类技术的不断进步,未来人们或许真的能通过基因编辑治愈更多曾经束手无策的疾病。
来源:科技日报
原标题:自带导航,主动敲门,CRISPR有了新型“快递车”