基于納米技術的CRISPR/Cas9基因編輯系統在癌癥治療中的應用

本文由Changyang Gong教授和博士生Shiyao Zhou撰寫。首先，他們闡述了CRISPR/Cas9系統的機制。CRISPR/Cas9系統由Cas9蛋白和單鏈定向RNA (sgRNA)組成。在原間隔鄰近基序(PAM)的存在下，sgRNA準確地將Cas9內切酶引導到靶區，在那里它引起DNA雙鏈斷裂(DSBs)，導致位點特異性基因組變化。內源性DNA修復可以在DSB產生后通過兩種主要的基因組編輯途徑進行:非同源末端連接(NHEJ)或同源定向修復(HDR)。

科學家利用Cas9在sgRNA的指導下靶向特定DNA序列的生物學特性，進一步開發了基于dCas9的基因靶向激活和基因靶向抑制工具，分別稱為CRISPRa和CRISPRi。

接下來，概述了三種形式的CRISPR/Cas9 cargo的特征。CRISPR/Cas9系統的三種遞送形式分別是質粒、mRNA/sgRNA和核糖核蛋白(RNP)復合物，每種遞送形式都有其優缺點。然而，無論載荷形式如何，CRISPR/Cas9穿透靶細胞都是具有挑戰性的。因此，開發一種有效的CRISPR/Cas9遞送納米技術策略至關重要。

然后，綜合總結了這三類治療癌癥的基于納米技術的輸送技術。盡管病毒載體是CRISPR/Cas9系統最常用的傳遞載體，但由于包裝容量有限、免疫原性高、缺乏組織靶向性等缺點，它們的應用受到限制。納米載體，包括陽離子脂質納米顆粒、陽離子聚合物/多肽納米顆粒、無機納米材料、DNA納米結構、金納米顆粒和外泌體或細胞外囊泡，目前是CRISPR/Cas9系統的有希望的遞送方法。

以陽離子脂質為基礎的非病毒載體為例，陽離子脂質載體可以通過靜電相互作用加載CRISPR/Cas9系統。此外，可以通過配體修飾或結構修飾來增強載體的靶向性，促進細胞攝取，提高遞送效率。響應性納米載體在特定的細胞內環境或細胞外信號的觸發下，也可以實現CRISPR/Cas9的特異性釋放，實現時空可控的基因編輯。這些基于納米技術的智能遞送系統顯著提高了CRISPR/Cas9系統的腫瘤治療能力，顯著降低了其脫靶效應。

最后，他們還就基于納米技術的CRISPR/Cas9系統遞送的未來研究方向提供了新的見解。利用CRISPR/Cas9納米技術進行基因編輯是癌癥治療領域的一個新的曙光。CRISPR/Cas9非病毒載體的不斷優化和完善顯示出其在腫瘤治療領域的巨大研究和應用潛力。盡管如此，大多數研究仍處于早期階段。此外，CRISPR/Cas9在分子水平上還有許多未解決的問題。綜上所述，基于CRISPR/Cas9的個性化靶向治療可能是腫瘤治療的未來，為腫瘤治療帶來新的希望。

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