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抑制Cas9在肝脏的活性,可提高基因编辑在肺脾的靶向性

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Issuing time:2022-03-03 09:59Author:迈安纳



抑制性寡核苷酸减少基因编辑在肝脏中的脱靶效应




COVID-19疫苗使用脂质纳米粒(LNPs)递送mRNA,使得mRNA技术的医学和社会效益被世人认识。mRNA也被用于诱导细胞表达外源蛋白用于基因编辑,蛋白替代疗法和免疫治疗。在基因编辑中,尤其是CRISPR编辑,实现疾病细胞的特异性靶向编辑,避免对其他细胞的基因改变是非常重要的。因为通过静脉注射的LNPs,一大部分(30-90%)会蓄积在肝脏,因此在肝脏的脱靶编辑需要最小化。





本文发现通过寡核苷酸破坏sgRNAs的二级结构或与靶向Cas9 mRNA的siRNA联合,脂质纳米粒可以减少Cas9在成年小鼠肝细胞介导的基因插入和缺失,而增强在肺部和脾脏介导的基因编辑。在患有急性肺炎的SpCas9小鼠模型中,系统递送抑制sgRNA(靶向细胞间黏附分子2,ICAM-2)的寡核苷酸,之后递送该sgRNA,可以减少ICAM-2缺失突变在肝细胞中的比例,增加在肺上皮细胞中的比例。在野生型小鼠模型中,LNPs递送抑制性寡核苷酸,之后递送降解Cas9的siRNA,及Cas9 mRNA/sgRNA,减少了ICAM-2缺失突变在肝细胞中的比例,但没有减少在脾上皮细胞的比例。表明,抑制性寡核苷酸和siRNA对细胞特异性的Cas9疗法有调节作用。






因此,抗CRISPR分子和LNPs递送基因编辑器的结合可以降低基因编辑在肝脏的脱靶效应。然而,目前大部分的基因编辑技术需要多种成分,因此优化LNPs的设计用于顺序递送或同步递送多种成分对于人体内的基因编辑是更重要的。不仅是基因编辑,多种核酸药物的递送还可以用于克服在肿瘤和其他疾病中的关键递送难题,改善疗效。而且,LNPs可以通过主动和内生靶向机制,倾向于接近特定的器官和细胞类型,使得基因编辑在新型疾病类型中的应用成为可能。

文参考自:Sago, C.D., Lokugamage, M.P., Loughrey, D. et al. Augmentedlipid-nanoparticle-mediated in vivo genome editing in the lungs and spleen bydisrupting Cas9 activity in the liver. Nat Biomed Eng 6, 157–167 (2022).


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