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飞蛾和磁铁可以拯救生命

导读依靠母亲感染病毒和纳米磁铁的新技术可以用来编辑导致镰状细胞、肌营养不良和囊性纤维化等疾病的缺陷基因。莱斯大学的生物工程学家刚宝将磁

依靠母亲感染病毒和纳米磁铁的新技术可以用来编辑导致镰状细胞、肌营养不良和囊性纤维化等疾病的缺陷基因。

莱斯大学的生物工程学家刚宝将磁性纳米粒子与从特定蛾类中提取的病毒容器相结合,提供CRISPR/Cas9有效载荷,并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,与光不同,它可以很容易地穿过组织,因此鲍和他的同事希望通过激活血液中的灭活病毒来控制病毒有效载荷在目标组织中的表达。

这项研究发表在《自然生物医学工程》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。这使得微生物有能力识别和攻击返回的入侵者,但科学家们一直在竞争调整CRISPR/Cas9,以修复导致遗传疾病的突变,并在实验室实验中操纵DNA。

CRISPR/Cas9可能会预防遗传性疾病——如果科学家能够将基因组编辑机制转移到体内正确的细胞。然而,障碍仍然存在,特别是在有效提供基因编辑有效载荷方面。

包说,要治疗很多疾病,需要编辑体内的细胞。“然而,通过空间控制将基因组编辑机有效地转移到体内的目标组织,仍然是一个重大挑战,”Bao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。”

包氏集团研发的这种载体是基于感染苜蓿(California Autographa)的病毒,即苜蓿(苜蓿弯孢),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。鲍说,这足以传递3.8万多个碱基对的DNA,也足以为靶细胞提供多个基因编辑单元。

他说,BV和磁性纳米粒子结合的灵感来自与博士后研究员、《赖斯》的合著者朱海宝的讨论。他在新加坡博士后期间了解到这种病毒,但在加入Bao Lab之前,他对磁性纳米粒子一无所知。赖斯团队之前使用氧化铁纳米粒子并施加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合基因编辑,但我们认为值得一试,”鲍说。

研究人员使用磁性纳米粒子来激活BV,并仅在需要时提供基因编辑有效载荷。为此,他们使用一种叫做C3的免疫系统蛋白质,这种蛋白质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,我们可以通过施加磁场来克服这种失活,”Bao说。“很美,当我们提供时,基因编辑只发生在我们施加磁场的组织或部分组织中。”

磁场的应用允许BV转导,即在靶细胞的有效载荷传递过程中引入基因编辑货物。有效载荷也是DNA,它编码报告基因和CRISPR/Cas9系统。

在试验中,BV负载了绿色荧光蛋白或萤火虫荧光素酶。含有蛋白质的细胞在显微镜下闪闪发光,实验表明磁铁在细胞培养物和实验室动物中靶向递送BV货物非常有效。

鲍指出,他和其他实验室正在研究使用腺病毒相关病毒()来递送CRISPR/Cas9,但他表示,BV的治疗货物容量约为BV的8倍。“然而,有必要使BV对靶细胞的转导更加有效,”他说。

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