【Nature子刊】浙江大学开发CRISPR 编辑纳米系统——应用于肝脏疾病精确治疗

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　　作者：TMZHI

　　导读：CRISPR/Cas9 是一种新型的、具有高度特异的基因编辑工具，这一技术在药物发现、疾病诊断以及基因治疗领域均具有极大的潜在应用价值。然而，CRISPR/Cas9 技术也并非十全十美，经全身给药后，基于 CRISPR/Cas9 的基因编辑系统在机体内可发生非特异性分布和激活，表现出显著的组织脱靶效应，存在较高的安全性风险，限制了基因编辑技术的进一步临床转化，因此，与纳米递送系统的结合就成了一个很好的选择。

　　8月12日，《Signal Transduction and Targeted Therapy》发表了一项浙江大学平渊教授的研究“A dual-specific CRISPR-Cas nanosystem for precision therapeutic editing of liver disorders”，报告了一种双重肝脏特异性 Cas 介导的 DNA 或 RNA 编辑系统。

　　Doi: 10.1038/s41392-022-01071-2.

　　研究背景

　　01

　　急性肝损伤和肝纤维化这写常见的肝脏疾病，可由急性或慢性炎症反应等过程逐渐发展为不可逆性肝脏损伤或者肝癌，迄今为止，这些慢性或急性肝病的治疗选择仍然有限。

　　最近， CRISPR-Cas系统已被用作治疗遗传性和非遗传性肝病的治疗工具，然而，通过病毒或非病毒载体在体内递送基于 Cas9 的基因组编辑器或基于 CasRx 的 RNA 编辑器不可避免地会在静脉内给药时出现非特异性分布，从而导致在非靶向器官和组织中的积累。因此，急需一种新的递送方式改变CRISPR-Cas治疗的窘境。

　　研究过程

　　02

　　研究人员构建了一种双重肝脏特异性 Cas 介导的 DNA 或 RNA 编辑系统，该系统结合了肝脏靶向递送和肝脏特异性编辑，用于精确治疗炎症性肝病。

　　首先，用P3启动子构建一种嵌合肝脏特异性启动子的 Cas 编辑器的质粒，使得其仅在肝实质细胞中具有活性。其次，通过聚二硫键 (PD)浓缩质粒以形成 PD/质粒 (PD/P) 纳米复合物，最后，在 PD/P 纳米复合物表面包覆一层仿生巨噬细胞膜，以将质粒靶向递送至肝脏炎症病变。

　　在全身给药后，巨噬细胞膜可以将复合物引导至肝脏炎症病变，并启动质粒的转录以表达编码的编辑器（Cas9 或 CasRx），提供肝脏特异性编辑、破坏靶基因，虽然有一小部分 Cas 编辑器分布在非靶向器官或组织中，但由于 P3 启动子控制的非活性转录过程，使得其表达在很大程度上受到限制（图1）。

　　图1. 肝脏靶向和肝细胞特异性 RNA 编辑的仿生双特异性纳米系统的构建

　　此外，为了进一步验证体内的肝脏特异性，研究人员使用荧光素酶标签系统性转染P3 驱动的 Cas9 质粒，并由 PD/P@M 传递，进一步验证了肝脏区域是否有独特、强荧光素酶表达，而其他器官如肺和肾的非特异性荧光素酶表达很弱（图2）。

　　图2. 构建的纳米-CRISPR/Cas9系统在组织器官中的分布

　　随后，研究人员进一步评估了这种纳米-CRISPR/Cas9系统对急性肝损伤的治疗效果，并发现这种治疗可有效减少肝脏充血，并延长了模型小鼠的存活时间（图3），而随后α平滑肌肌动蛋白（α-SMA）的免疫组织化学分析也表明这种系统抑制了肝脏炎症和改善了肝脏纤维化（图3）。

　　图3. 构建的纳米-CRISPR/Cas9系统治疗急性肝脏炎症的效果

　　研究意义

　　03

　　这项研究开发了一种双重肝脏特异性 CRISPR 编辑纳米系统，而这种系统可避免在非肝脏组织中进行不必要的编辑，并在体内显示出高肝脏特异性，从而通过基因组或 RNA 编辑精确调节炎症相关的信号通路，且副作用极低，从而达到精确治疗炎症性肝脏疾病的目的，对CRISPR基因疗法具有很强的推动意义。

　　参考资料：

　　Xu X, Tang H, Guo J, et. al. A dual-specific CRISPR-Cas nanosystem for precision therapeutic editing of liver disorders. Signal Transduct Target Ther. 2022 Aug 12;7(1):269. doi: 10.1038/s41392-022-01071-2.

　　注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。