用于癌症治疗基因组编辑的基于纳米技术的CRISPR/Cas9递送系统

在发表在《医学通讯——生物材料与应用》上的一项研究中，龚昌阳教授和他的博士生周世耀详细阐述了CRISPR/Cas9系统的机制。CRISPR/Cas9系统由Cas9蛋白和单链定向RNA（sgRNA）组成

在原间隔区相邻基序（PAM）存在的情况下，sgRNA准确地将Cas9核酸内切酶引导到靶区，在那里它会导致DNA双链断裂（DSBs），导致位点特异性基因组变化。内源性DNA修复可以在DSB产生后通过两种主要的基因组编辑途径进行：非同源末端连接（NHEJ）或同源定向修复（HDR）

在sgRNA的指导下，利用Cas9靶向特定DNA序列的生物学特性，科学家们进一步开发了基于dCas9的基因靶向激活和基因靶向抑制工具，分别称为CRISPRa和CRISPRi

然而，无论有效载荷形式如何，CRISPR/Cas9穿透靶细胞都具有挑战性。因此，开发一种有效的CRISPR/Cas9递送纳米技术策略至关重要

本文总结了这三类治疗癌症的基于纳米技术的递送技术。尽管病毒载体是CRISPR/Cas9系统最常用的递送载体，但由于包装容量有限、免疫原性高和缺乏组织靶向性等缺点，其应用受到限制

纳米载体，包括阳离子脂质基纳米粒子、阳离子聚合物/多肽基纳米粒子、无机纳米材料、DNA纳米结构、金基纳米粒子和外泌体或细胞外囊泡，目前是CRISPR/Cas9系统的有希望的递送方法

以阳离子脂质基非病毒载体为例，阳离子脂质载体可以通过静电相互作用加载CRISPR/Cas9系统。此外，可以通过配体修饰或结构修饰来增强载体的靶向性，以促进细胞摄取并提高递送效率

由特定的细胞内环境或细胞外信号触发，响应性纳米载体还可以实现CRISPR/Cas9的特异性释放，用于时空可控的基因编辑。这些基于纳米技术的智能递送系统显著提高了CRISPR/Cas9系统的肿瘤治疗能力，并显著降低了其脱靶效应

研究人员对基于纳米技术的CRISPR/Cas9系统递送的未来研究方向提供了新的见解。利用CRISPR/Cas9纳米技术进行基因编辑是癌症治疗领域的一个新的曙光。CRISPR/Cas9递送非病毒载体的不断优化和改进显示出其在肿瘤治疗领域的巨大研究和应用潜力

尽管如此，大多数研究仍处于早期阶段。CRISPR/Cas9在分子水平上有许多尚未解决的问题。总之，基于CRISPR/Cas9的个性化靶向治疗可能是肿瘤治疗的未来，并为肿瘤治疗带来新的希望