纳米金-CRISPR系统实现造血干细胞中的基因精准编辑

来源：BioArt

原标题：Nature Materials | 纳米金-CRISPR系统实现造血干细胞中的基因精准编辑

该研究中，研究者以19nm的AuNP为核心，通过低聚乙二醇和巯基接头结合sgRNA，而后利用Cas核酸酶与sgRNA结合的特性，包裹Cas9核酸酶，由此获得大小为40nm的AuNP/RNP运载体可用于基因编辑。为实现精准基因编辑，研究者在已获得的AuNP/RNP复合物表面孵以低分子量的PEI以吸附单链DNA模板，最终获得了高效的AuNP/CRISPR精准基因编辑运载体（下图）。

AuNP/CRISPR精准基因编辑运载体示意图。

在HSPCs中，研究者发现，AuNP/CRISPR精准基因编辑运载体可在六小时内成功转染进入细胞。在Cas9与Cpf1的比较中，研究者发现，Cpf1系统更有助于HDR介导的精准基因编辑的发生，这或许与Cpf1诱导产生的带有粘性末端的DSBs有关；与电转染相比，AuNP/CRISPR精准基因编辑运载体可显著提高HDR效率并改善细胞存活状况；而克隆形成实验和小鼠骨髓移植实验发现，AuNP/CRISPR处理对HSPCs的适应性并无明显副作用，且增强了HSPCs在小鼠骨髓中的重建潜能。

总结而言，AuNP/CRISPR精准基因编辑运载体在减少毒副作用、提升HDR介导的精准基因编辑效率和改善HSPCs的移植效果方面均有良好的效果，这对改系统的未来应用有重要意义。AuNP为基础的高效运载体还可进一步用于其它类型的基因编辑平台如单碱基编辑平台，并用于其它的细胞类型中，这将拓展其在医学研究和临床治疗中的应用价值。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41563-019-0385-5

参考文献

1.    Finn, J.D., et al., A Single Administration of CRISPR/Cas9 Lipid Nanoparticles Achieves Robust and Persistent In Vivo Genome Editing. Cell Rep, 2018. 22(9): p. 2227-2235.

2.    Lee, K., et al., Nanoparticle delivery of Cas9 ribonucleoprotein and donor DNA in vivo induces homology-directed DNA repair. Nat Biomed Eng, 2017. 1: p. 889-901.

3.    Lee, B., et al., Nanoparticle delivery of CRISPR into the brain rescues a mouse model of fragile X syndrome from exaggerated repetitive behaviours. Nature Biomedical Engineering, 2018. 2(7): p. 497-507.