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新型纳米颗粒可实现对细胞基因组精准编辑

转载 来源: 生物谷 2017/11/15 14:48:18

近日,刊登在国际著名杂志Nature Biotechnology上的一篇研究报告中,来自MIT的科学家开发出了一种新型纳米颗粒,这种纳米颗粒能够运输CRISPR基因编辑系统,并对小鼠机体的基因进行特异性修饰;因此研究人员就能够利用纳米颗粒来携带CRISPR组分,从而就消除了使用病毒的需要。

利用这种新型的运输技术,研究者就能对大约80%的肝脏细胞进行特定基因的切割,这或许就能达到目前在成体动物中应用CRISPR技术的最佳成功率。 研究者Daniel Anderson教授说道,让我们非常激动的是,我们制造了这种特殊的纳米颗粒,其能被用来永久特异性地编辑成年动物机体肝细胞中的DNA;本文研究中,研究者所研究的一种名为Pcsk9的基因能调节机体胆固醇的水平,而人类机体中该基因的突变或许和一种名为家族性高胆固醇血症的罕见疾病有关,目前FDA批准的两种抗体药物能够抑制Pcsk9基因的表达,然而这些抗体药物需要在患者后半生中定期服用,而新型的纳米技术或能永久性地对该基因进行编辑,同时就为治疗这种罕见疾病提供了新的治疗思路。

靶向作用疾病

很多科学家都在尝试开发安全有效的方法来运输CRISPR所需的组分,其中包括DNA切割酶Cas9和一个短链RNA,其能够引导酶类进入基因组的特殊位点,指导Cas9来发挥切割作用。

在很多情况下,科学家们依赖于病毒来运输Cas9基因和RNA链,2014年,研究人员Anderson及其同事通过研究开发了一种新型的非病毒运输系统,利用CRISPR技术来有效治疗酪氨酸血症(一种肝脏疾病),然而这种运输技术需要进行高压注射,这就会对患者机体肝脏带来潜在的损伤作用。

后来,研究人员就通过将编码Cas9的信使RNA包裹到纳米颗粒中来替代病毒,从而就实现了不用高压注射也能够运输CRISPR的关键组分,利用这种技术,研究者就能够对大约6%的肝脏细胞进行基因靶向编辑,这就足以治疗酪氨酸血症了。这项研究中,研究人员利用纳米颗粒来运输Cas9和RNA导向链,并不需要病毒,为了能够有效运输RNAs,研究者首先必须对RNA进行化学修饰来保护其免于机体酶类的降解作用。

研究人员分析了Cas9和sgRNA(RNA导向链)形成的复合体的结构,目的在于阐明到底是RNA导向链的哪一部分能被化学修饰,还不干扰两个分子的结合,基于前期分析,研究者就开发并且检测了多种可能性的修饰组合。研究者Yin说道,我们能够利用Cas9和sgRNA复合体来作为一种引导工具,并进行测试来确保我们可以对70%的RNA导向链进行修饰,对其进行修饰并不会影响sgRNA和Cas9的结合,而增强化学修饰同样还会增强其二者结合的活性。

对肝脏进行重编程

随后研究人员将这些修饰后的RNA导向链(增强型的sgRNA)包裹入脂质纳米颗粒,此前研究者利用这种纳米颗粒将其它类型的RNA运输到肝脏中,而本文研究中他们将这些脂质纳米颗粒注射到了携带能编码Cas9的mRNA纳米颗粒的小鼠机体中。研究者重点对调节胆固醇水平的Pcsk9基因进行了研究,在超过80%的肝脏细胞中都能消除这种基因,从而就无法在这些小鼠中检测到Pcsk9蛋白的存在,被治疗的小鼠机体总胆固醇水平也会出现35%的下降。

目前研究人员正在寻找是否能利用该技术治疗其它肝脏疾病;研究者Anderson认为,一种能特异性关闭基因表达的完全合成性的纳米颗粒或许就能作为一种强大的工具,这并不仅仅是针对Pcsk9基因,还包括了其它疾病,肝脏是人体重要的器官,同时其也是很多疾病发生的来源,如果能实现对肝脏细胞中DNA的重编程,研究人员或许就能够有效遏制多种肝脏来源的疾病了;本文研究中,研究人员所开发的纳米技术新应用未来或能为基因编辑研究开辟多种途径。

(责编:张晓萌 )

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相关问答
Q:纳米排毒可信吗?

这是基因医治乙肝的翻版,是骗人的。现在,有不少广告在宣传基因疗法治乙肝,更有人提出“创新基因疗法”。据说,比基因疗法更上了层次。真不知道他们是怎么“创新”的,把病人搞的云里雾里,当你似懂非懂之时,再被他们的花言巧语一骗惑,就会身不由己地掏钱,接受他们的“21世纪高科技疗法”,他们的“卖拐”闹剧也就成功了。实际上,基因疗法治乙肝在目前乃至今后相当长一段时间,都还不能应用于临床,因为还有许多问题没有解决。下面就谈谈这方面的知识,以正视听。基因,是生物体内脱氧核糖核酸(DNA)上的功能片断,它储存着生物现象(如生长发育、代谢繁殖、进化等)的基础。病毒的复制(繁殖)也依靠基因。基因疗法,简单说来就是设计一个由功能的外源性基因导入人体特定部位的细胞,然后,这个外源性基因发挥自己的作用,达到医治和预防疾病的目的。基因疗法最先是用于医治遗传性疾病的,例如,一个人由于遗传因素,体内却是某个基因或者某个基因有缺陷,发生了遗传性疾病,就可导入一个“好基因”来代替,使病症痊愈。慢性乙肝或丙肝是由于乙肝病毒(HBV)或丙肝病毒(HCV)侵入人体肝脏的结果,病毒的基因不断表达,使病毒的复制不断进行,肝脏的损伤也不断延续和加重。肝病的基因疗法就是向病人体内倒入外源性基因,去阻破坏星期期中的一个或多个环节,最后病毒被清除,至于肝病,或者倒入的外源性基因在肝脏发挥作用,阻止肝组织的炎症、肝纤维化、肝硬化,当然也会阻止肝肿瘤的发生。目前对肝炎的基因疗法还都处于实验室研究阶段,即使在实验室内也不是那么得心应手,失败率很高,虽然对某些肿瘤、某些遗传病已有基因疗法应用,但基因疗法治肝炎还有许许多多的问题没能很好地解决,比如外源性基因的设计、导入方法和途径、导入后的安全性等等,还要做大量、艰苦的研究工作,有人还对这一疗法能否成功用于医治乙肝持悲观态度。基因疗法治乙肝不只是我国没有应用于临床,发达国家也都没有应用于临床。假如有一天真的研究成功,首先必须由国家药监局批准和允许方可应用,还要进行III期临床试验,才会得以推广。况且,那样的基因疗法的费用一定很高,不是普通乙肝病人所能承受的。而这样一个非常不成熟、尚处于萌芽阶段的乙肝基因疗法,什么原因会突然间在我国“遍地开花”?不少所谓专家的照片也登在广告上,在事迹介绍中硬说自己是什么基因疗法发明人,真让人笑掉大牙。具体内容可参考www.gandanbing.net上的内容。也有一些“糊涂人”,把乙肝的基因诊断误认为乙肝基因疗法。多数医疗单位开展了HBV—DNA定量检测,其目的有两个,一是了解病人血清中HBV—DNA有无或有多少,用来诊断乙肝及判断HBV的复制程度,二是评价抗病毒医治效果。然而也有人在这里大做文章说什么HBV—DNA定量检测可以了解乙肝病属于哪个类型、用哪一种药最有效、不该用哪种药、又说依据HBV—DNA定量来辨证施治,治一好一。故弄玄虚、愚弄广大肝病患者。所以,从现在开始,希望大家再也不要相信类似“基因疗法治乙肝”“纳米排毒医治乙肝”的夸大宣传了,那肯定是假广告。

Q:脸上黄褐斑,而且无光泽。

怎么样祛斑,什么方法祛斑最有效,脸上长斑可以去除吗?梦菲尔美颜祛斑胶囊可以彻底治愈色斑吗?梦菲尔,科学祛斑,独创“生物基因疗法”,从根本上祛斑!让女人远离斑不再是梦,梦菲尔让你做漂亮女人。,独创世界领先的“生物基因技术”为理论指导,采用现代生物科技中药纳米技术和低温吸附纳米纯化新工艺,从多种天然中药材中提取多种独特的生物活性因子,制成人体最易吸收的胶囊剂型。破译基因密码,重组基因序列,祛斑更快更彻底!梦菲尔全效祛斑胶囊被人体吸收后,有效成分直接作用于人体基因,在PB整合酶的调节下,使活性因子有选择地包围异常黑色素基因,阻断黑色素的生成,然后重组基因密码,使变异基因恢复正常。同时定向调控皮肤抗衰老基因,调节修整各受损基因,达到祛斑、美白、靓丽容颜的功效。梦菲尔全效祛斑胶囊克服了外用祛斑产品祛斑不彻底、易复发、皮肤受损(红肿、甚至毁容)和一般的内服产品疗程长、见效慢、费用大的缺点,是祛斑美容历史的一次革命。现在很多的知名艺人都在服用,公众人物都能够认可的东西我们没有理由不相信!

Q:小孩酚酞纳米颗粒是中成药吗

你好,不是,这样的药物属于西药成分的,孩子的药物一般是安全的,再就是注意孩子的日常行为。让孩子多断粮就可以的。

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