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飞蛾和磁铁可以拯救生命 实验性治疗可以修复导致遗传性疾病的突变

依赖于蛾感染病毒和纳米磁铁的新技术可用于编辑导致镰状细胞,肌肉萎缩症和囊性纤维化等疾病的缺陷基因。

莱斯大学生物工程师冈宝将磁性纳米颗粒与从特定种类的蛾中提取的病毒容器相结合,以提供CRISPR / Cas9有效载荷,通过空间控制修饰特定组织或器官中的基因。

由于磁场操作简单,并且与光不同,它很容易通过组织,因此,鲍和他的同事们希望通过激活血液中失活的病毒来控制目标组织中病毒有效载荷的表达。

该研究发表在Nature Biomedical Engineering上。在自然界中,CRISPR / Cas9通过记录入侵者的DNA来支持微生物的免疫系统。这使微生物能够识别和攻击返回的入侵者,但科学家们一直在竞相调整CRISPR / Cas9来修复导致遗传疾病的突变并在实验室实验中操纵DNA。

CRISPR / Cas9有可能阻止遗传性疾病 - 如果科学家能够将基因组编辑机器送到体内正确的细胞中。但路障仍然存在,特别是在高效率地提供基因编辑有效载荷方面。

鲍说,有必要编辑体内细胞来治疗多种疾病。“但是通过空间控制有效地将基因组编辑机器传递到体内的靶组织仍然是一项重大挑战,”鲍说。“即使你在局部注射病毒载体,它也会泄漏到其他组织和器官,这可能是危险的。”

宝氏集团开发的运载工具是基于感染苜蓿苜蓿(Autographa californica)的病毒,即苜蓿(alfalfa looper),一种原产于北美的蛾。圆柱形杆状病毒载体(BV),即携带有效载荷的病毒部分,被认为是大的,直径高达60纳米,长度为200-300纳米。宝说,这足以传输超过38,000个碱基对的DNA,足以为靶细胞提供多个基因编辑单元。

他说,结合BV和磁性纳米粒子的灵感来自与Rice博士后研究员和共同主要作者朱海宝的讨论,他在新加坡博士后期间了解了该病毒,但在加入宝实验室之前对磁性纳米粒子一无所知。Rice团队以前使用过氧化铁纳米粒子和应用磁场打开血管壁的经验足以让大分子药物通过。

“我们真的不知道这是否适用于基因编辑,但我们认为,'值得一试',”鲍说。

研究人员使用磁性纳米粒子激活BV并仅在需要时提供基因编辑有效载荷。为此,他们利用一种名为C3的免疫系统蛋白,通常可以灭活杆状病毒。

“如果我们将BV与磁性纳米粒子结合起来,我们可以通过施加磁场来克服这种失活,”鲍说。“美丽的是,当我们提供它时,基因编辑只发生在我们施加磁场的组织或组织部分。”

磁场的应用允许BV转导,即将基因编辑货物引入靶细胞的有效负载递送过程。有效载荷也是DNA,其编码报告基因和CRISPR / Cas9系统。

在测试中,BV装载有绿色荧光蛋白或萤火虫荧光素酶。具有蛋白质的细胞在显微镜下明亮地发光,并且实验表明磁体在细胞培养物和实验室动物中的BV货物的靶向递送方面非常有效。

Bao指出,他和其他实验室正在研究用腺病毒相关病毒(AAV)传递CRISPR / Cas9,但他表示BV的治疗货物容量大约是其八倍。“然而,有必要使BV转导到靶细胞更有效,”他说。

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