利用纳米技术传输CRISPR CAS9蛋白

作者：Kunwoo Lee

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我对细胞内蛋白传递有着长期的兴趣。我的博士论文主要是研究利用功能化DNA分子在体内传递转录因子的药物。我坚信，如果我们能有效地将蛋白质输送到细胞内，我们就能治愈许多疾病。

在我读博士的时候，**的CRISPR就在我所在的建筑旁边那栋楼被发现。

当我们听到这个CRISPR/Cas9‍蛋白做的研究时，十分兴奋。我们立刻意识到其治疗的潜力可以转化。因此，我们启动了一个项目，开发在体内输送非病毒crispr cas9蛋白的系统。

我们决定开发这种CRISPR Case9核蛋白（RNP）的传输工具，通过非病毒传输系统，针对同源性修复(HDR)，这在活体动物没有试过。

此外，绝大多数遗传病需要HDR治疗。

参与crispr cas9 RNP工作有一些挑战，如纯化crispr cas9蛋白和细胞活性测定。

刚开始，我测试了由脂质纳米粒和混合了crispr Cas9 RNP + Donor DNA的聚阳离子构成的传输工具，很少有成功的。

我推测这些大分子的不同电荷使它们不能处于同一粒子中。

因此我致力于研究某种方法，可以确保CRISPR Cas9 RNP和供体DNA在同一粒子里。受到Chad Mirkin和Warren Chan的在金纳米粒子方面成果的启发，我意识到金纳米粒子可以结合到DNA和易于纯化，并假设crispr cas9 RNP可以绑定这些颗粒。

然后，我专注于寻找用于涂在这些粒子外面，会触发胞吞和胞内体瓦解的材料。我筛选了大量的化合物，并确定了一种含PASp（DET）的二氧化硅聚合涂层是**系统。该涂料的灵感来自于Kazunori Kataoka和Paula Hammond的作品。

这导致了CRISPR-Gold工具的开发，这中工具可以在体外，将crispr cas9 RNP和供体DNA输送进入各种类型细胞。

图1。CRISPR金纳米粒子的示意图。

然后，我们与Irina Conboy实验室合作，研究CRISPR-GOLD在Duchenne型肌营养不良症（DMD）的小鼠模型中的应用。

我们还一起研究是否这些颗粒可以纠正DMD模型鼠抗肌萎缩蛋白的基因突变。

我们和Mike Conboy的**次实验，发现一个令人惊讶的结果：在单次肌内注射后，看到一个清晰的HDR展示，抗肌萎缩蛋白基因的基因纠正。

这些合作持续，引发了关于非病毒crispr cas9蛋白输送系统和HDR的潜在治疗应用的非常有价值的讨论。

我毕业后，我和我的同事们决定在一个初创公司genedit，继续这方面的工作。

genedit是通过CRISPR/Cas9交付开发下一代遗传病治疗的公司。我们进一步改进和优化了聚合物纳米颗粒，

并在各种小鼠模型中进行了测试，最终目的是将这些微粒转化到临床。

CRISPR金纳米粒子的示意图