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技術(shù)文章 / article
川大華西CRISPR研究再獲新進(jìn)展
原載自:tljr.com.cn[技術(shù)資料頻道] 2016-11-23 瀏覽次數(shù):2173
《自然》雜志關(guān)于四川大學(xué)華西醫(yī)院盧鈾教授利用CRISPR技術(shù)編輯T細(xì)胞并回輸至病人體內(nèi)進(jìn)行腫瘤治療的報(bào)道想必大家都看到了,驚嘆于盧鈾教授的勇氣與先見(jiàn)的同時(shí),筆者發(fā)現(xiàn)zui近華西醫(yī)院還有一項(xiàng)CRISPR應(yīng)用研究也取得了新進(jìn)展,來(lái)自華西生物治療國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的魏于全院士課題組采用人工病毒進(jìn)行CRISPR-Cas9輸送,成功在小鼠腫瘤模型中完成了靶基因編輯,達(dá)到了較好的腫瘤治療效果,相關(guān)成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》雜志上。
近日,來(lái)自四川大學(xué)華西生物治療國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的魏于全院士課題組采用人工病毒進(jìn)行CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)輸送,成功在小鼠腫瘤模型中完成了靶基因編輯,達(dá)到了較好的腫瘤治療效果,相關(guān)成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》雜志上。
《自然》雜志關(guān)于四川大學(xué)華西醫(yī)院盧鈾教授利用CRISPR技術(shù)編輯T細(xì)胞并回輸至病人體內(nèi)進(jìn)行腫瘤治療的報(bào)道想必大家都看到了,驚嘆于盧鈾教授的勇氣與先見(jiàn)的同時(shí),筆者發(fā)現(xiàn)zui近華西醫(yī)院還有一項(xiàng)CRISPR應(yīng)用研究也取得了新進(jìn)展,來(lái)自華西生物治療國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的魏于全院士課題組采用人工病毒進(jìn)行CRISPR-Cas9輸送,成功在小鼠腫瘤模型中完成了靶基因編輯,達(dá)到了較好的腫瘤治療效果,相關(guān)成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》雜志上。
大家可能會(huì)說(shuō),人體實(shí)驗(yàn)都已經(jīng)在進(jìn)行了,小鼠實(shí)驗(yàn)似乎也不足為奇了吧?別忘了,人體實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行免疫細(xì)胞T細(xì)胞的體外編輯,編輯完成后再回輸治療,但是功能強(qiáng)大的魔剪,只用在體外編輯T細(xì)胞似乎有點(diǎn)大材小用,直接在體內(nèi)用CRISPR敲除腫瘤基因進(jìn)行腫瘤治療也是研究人員夢(mèng)寐以求的事情。雖然目前為止已經(jīng)有不少研究用CRISPR進(jìn)行腫瘤基因編輯,但是這些研究存在著不少問(wèn)題,使用的方法臨床轉(zhuǎn)化也相當(dāng)困難。目前研究采用的體內(nèi)給藥CRISPR-Cas9質(zhì)粒DNA的手段主要有三種,一種是水流動(dòng)力學(xué)注射,即將約為小鼠體重10%的DNA質(zhì)粒注射液通過(guò)尾靜脈在3-8秒內(nèi)注射到小鼠體內(nèi)(腦補(bǔ)一下打點(diǎn)滴時(shí)的情形),這會(huì)造成血壓瞬間升高,可能造成器官損傷,在人體內(nèi)幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn);另一種方式則是采用腺病毒載體進(jìn)行CRISPR質(zhì)粒DNA的輸送,但是腺病毒具有免疫原性,有引發(fā)免疫反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn),zui重要的是由于CRISPR質(zhì)粒DNA太大,腺病毒負(fù)載能力實(shí)在太低,因此效率不高,心有余而力不足;第三種則是局部注射質(zhì)粒,其缺點(diǎn)不言而喻,對(duì)于人體深部疾病似乎鞭長(zhǎng)莫及啊。
基于此,魏于全院士課題組合成了一種新型的人工病毒載體用于CRISPR-Cas9質(zhì)粒DNA的輸送,他們合成了靶向乳腺癌中的MTH1基因(一個(gè)可以促使基因組穩(wěn)定、阻止細(xì)胞死亡的基因,乳腺癌病人腫瘤組織高表達(dá))的CRISPR-Cas9質(zhì)粒DNA(Cas9-hMTH1)在小鼠體內(nèi)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。由于質(zhì)粒DNA帶負(fù)電,他們選擇了帶正電的氟原子修飾的聚乙烯亞胺(PF33)與質(zhì)粒DNA混合,通過(guò)正負(fù)電荷相互作用形成人工病毒(PF33/ Cas9-hMTH1,實(shí)際上就是一種納米顆粒),同時(shí)為了增強(qiáng)人工病毒的輸送効率,他們采用一種多功能高分子RGD-R8-PEG-HA對(duì)人工病毒進(jìn)行修飾得到了靶向MTH1的多功能核殼結(jié)構(gòu)CRISPR-Cas9輸送人工病毒(RRPHC/Cas9-hMTH1),這種高分子可以使人工病毒更穩(wěn)定,同時(shí)避免被免疫系統(tǒng)清除,RGD和HA可以同時(shí)靶向結(jié)合腫瘤部位高表達(dá)的整合素ανβ3和CD44受體,從而提高人工病毒在腫瘤部位的富集。同時(shí),腫瘤部位高表達(dá)的透明酸質(zhì)(HA)酶可以降解HA,促進(jìn)Cas9-hMTH1在腫瘤中的釋放,從而增強(qiáng)療效。
體外細(xì)胞轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)表明該人工病毒的轉(zhuǎn)染效率明顯高于商用轉(zhuǎn)染試劑SuperFect、Lipofectamine 2000及Lipofectamine 3000,表明該載體可以更有效攜帶Cas9-hMTH1進(jìn)入細(xì)胞,同時(shí)雙重靶向策略可以使該人工病毒更特異性結(jié)合并進(jìn)入乳腺癌細(xì)胞完成基因敲除。功能性實(shí)驗(yàn)表明該人工病毒可以成功敲除MTH1,導(dǎo)致癌細(xì)胞凋亡,顯著抑制乳腺癌細(xì)胞增殖。通過(guò)小鼠尾靜脈注射人工病毒(僅含5 微克 Cas9-hMTH1,而文獻(xiàn)報(bào)道水動(dòng)力學(xué)注射需要100 微克左右)后,可發(fā)現(xiàn)小鼠腫瘤組織有較多的人工病毒富集,免疫組化分析也顯示腫瘤部位MTH1蛋白表達(dá)量顯著降低,同時(shí)小鼠腫瘤生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移也得到了明顯的抑制。zui后他們對(duì)人工病毒的安全性進(jìn)行了評(píng)價(jià),血細(xì)胞計(jì)數(shù)發(fā)現(xiàn)注射人工病毒對(duì)血細(xì)胞數(shù)量無(wú)明顯影響,基因測(cè)序顯示正常組織中的突變率均低于0.4%,且都不是插入或者缺失突變,僅為單堿基替換突變。
雖然他們認(rèn)為該人工病毒具有較好的安全性,可以用于腫瘤特定基因的敲除進(jìn)行腫瘤治療,但是筆者認(rèn)為0.4%的突變率是不是還是有點(diǎn)高呢,有沒(méi)有辦法再優(yōu)化一下繼續(xù)降低脫靶率呢?據(jù)報(bào)道,他們下一步的研究計(jì)劃是使用這種人工病毒輸送其他CRISPR-Cas9質(zhì)粒DNA及功能化的DNA結(jié)合蛋白用于拓展該人工病毒的應(yīng)用范圍。