CRISPR-Gold修复小鼠的Duchenne肌营养不良症突变

加州大学伯克利分校的科学家设计了一种在细胞内提供CRISPR-Cas9基因编辑技术的新方法，并在小鼠中证明了该技术可以修复导致严重肌肉萎缩性疾病-杜兴氏肌营养不良症的突变。一项新研究表明，将单次注射CRISPR-Gold(称为新的递送系统)注射到患有Duchenne肌营养不良症的小鼠中，其校正率提高了18倍，而强度和敏捷性测试则提高了两倍控制小组。

自2012年以来，当研究合著者，加州大学伯克利分校分子与细胞生物学和化学教授詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)和马克斯·普朗克感染生物学研究所的同事Emmanuelle Charpentier一起重新利用Cas9蛋白来制造廉价，精确且可复制的易于使用的基因编辑器，研究人员希望基于CRISPR-Cas9的疗法有一天将彻底改变遗传疾病的治疗方法。然而，开发遗传疾病的治疗方法仍然是医学上的一大挑战。这是因为，只有将引起疾病的基因突变改正为正常序列，才能治愈大多数遗传疾病，而这是常规治疗方法无法实现的。

但是，CRISPR / Cas9可以通过切割突变的DNA并触发同源性指导的DNA修复来纠正基因突变。然而，在实现基于CRISPR-Cas9的治疗方法的潜力之前，需要制定出将安全成分(Cas9，将Cas9定向至特定基因的引导RNA，以及供体DNA)安全地递送至细胞的策略。将CRISPR-Cas9导入细胞的一种常用技术是使用病毒，但该技术具有许多复杂性。CRISPR-Gold不需要病毒。

在这项新研究中，伯克利生物工程教授Niren Murthy和Irina Conboy的实验室领导的研究表明，他们的新方法称为CRISPR-Gold，因为金纳米颗粒是关键成分，可以传递Cas9(一种结合并切割DNA的蛋白质)。通过引导RNA和供体DNA进入活生物体的细胞来修复基因突变。

Murthy说：“ CRISPR-Gold是一种可以在不使用病毒的情况下提供纠正基因突变所需的所有CRISPR组件的运载工具的例子。”

CRISPR-Gold通过称为同源性修复的过程修复DNA突变。科学家们一直在努力开发基于同源性的基于修复的疗法，因为它们需要与Cas9蛋白在相同的位置和时间进行活性，Cas9蛋白是识别突变的RNA向导，并且需要供体DNA来纠正突变。

为了克服这些挑战，伯克利大学的科学家发明了一种将所有这些成分结合在一起的输送容器，然后当该容器位于多种细胞类型内部时释放它们，从而触发同源性定向修复。CRISPR-Gold的金纳米颗粒覆盖供体DNA，并结合Cas9。当注射到小鼠体内时，它们的细胞会在CRISPR-Gold中识别标记，然后导入运送血管。然后，通过一系列细胞机制，CRISPR-Gold被释放到细胞的细胞质中并分裂，迅速释放Cas9和供体DNA。

向模拟杜兴氏肌营养不良症的小鼠的肌肉组织中单次注射CRISPR-Gold可将导致疾病的肌营养不良蛋白基因的5.4%恢复为野生型或正常序列。该校正率比用Cas9和供体DNA单独治疗的小鼠高出18倍，后者的校正率仅为0.3%。

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