National Nano-Center in the CRISPR Nano-Delivery research in progress

　　近日，中国科学院国家纳米科学中心研究员蒋兴宇、郑文富带& #39046;的课题组发表了非病毒纳米载体递送的研究成果。他们开发了一系& #21015;非病毒的纳米载体，这些非病毒纳米载体可以高效递送CRISPR/Cas9系统到体&# 20869;，为拓展这一强大基因编辑技术在生命科学和临床应用领域的应用&# 25552;供了新途径。相关研究成果the Thermo-triggered release of the CRISPR-Cas9 system by lipid-encapsulated gold nanoparticles for tumor therapy 作为Hot paper在《德国应用化学》(Angew Chem Int Ed, 57, 1491, 2018)发表。

　　CRISPR/Cas9系统作为基因编辑技术的弄潮儿，具有巨大的潜在应用。但&# 26159;目前大部分方法都是利用病毒载体导入到生命体，所以极大地限制&# 20102;其在临床的应用前景。然而，病毒载体对宿主细胞可能产生致癌、&# 33268;突变的风险，因此不能实现对CRISPR/Cas9系统的高效而安全的递送已经成为&#38459 ;碍该技术临床应用的主要瓶颈。生物材料领域的科学家尝试着利用&#20154 ;工载体，例如脂质体、纳米材料等把编码的CRISPR/Cas9的质粒导入细胞。蒋兴 宇课题组发展了基于金纳米颗粒-脂质体体系的光控释放纳米递送系&#32479 ;。他们将金纳米颗粒表面修饰TAT多肽，使纳米颗粒表面带正电荷，能&# 22815;和带负电荷的表达Cas9蛋白和引导RNA的质粒(Cas9/sgRNA plasmid)结合，形成一个整体上带&# 36127;电荷的“纳米核”，再在该“核”外包裹带正电荷的脂质体层(DOTAP, DOPE, Cholesterol)以及PEG2000-DSPE，形成一个具有核壳结构的纳米颗粒。该纳米颗粒可以通过细&#32990 ;的胞吞及溶酶体逃逸途径进入细胞浆，在514纳米激光照射下金颗粒和TAT& #20043;间的金-硫键被打开从而将修饰在金颗粒上的TAT多肽解离下来，与TAT多&# 32957;通过静电相互作用结合的Cas9/sgRNA plasmid也随之解离下来并在TAT多肽的指引下穿过& #32454;胞核膜进入细胞核。利用该纳米载体，研究组在体外体内实现了对& #32959;瘤癌基因polo-like-kinase-1(Plk-1)的靶向敲除并有效控制了肿瘤的生长和转移。

　　该工作是在前期工作的基础上发展而来的。在稍早的一些工作& #20013;，蒋兴宇课题组成功利用微流控系统高通量筛选了54种纳米递送系统 并最终优选了脂质体系统成功递送了Cas9/sgRNA plasmid到动物体内，实现了对肿瘤Plk-1& #22522;因的高效敲除(NPG Asia Mater, 9, e441, 2017);在此基础上，他们又发展了基于金纳米簇-脂质 体的递送系统并成功递送Cas9蛋白和sgRNA plasmid靶向动物的Plk-1基因，实现了对肿瘤&# 30340;有效抑制(Adv Sci,4, 1700175, 2017)。

　　蒋兴宇课题组的系列研究工作得到了国家自然科学基金委、中& #31185;院纳米先导专项以及中科院“创新团队国际合作伙伴计划”等项目&#30340 ;支持。

(责任编辑：赵丹)