为基因魔剪打造智能“快递”系统

“基因魔剪”通常指CRISPR-Cas9等基因编辑技术，其在基因编辑领域虽作用强大，但要将其精准送到目标细胞中并非易事，因此需要智能“快递”系统（即递送系统）来实现高效、安全的递送。以下是相关智能“快递”系统的介绍：ENVLPE递送系统：德国亥姆霍兹慕尼黑合成生物医学研究所开发的ENVLPE，全称为“用于装载可编程编辑器的工程核胞质载体”。它是一种非传染性的病毒样颗粒，能将基因编辑工具运送至目标细胞。其核心结构是修饰后的非传染性病毒外壳，可携带碱基编辑器等工具。该系统克服了早期递送系统中向导RNA有效载荷不稳定和功能性基因编辑器包装低效的瓶颈，利用细胞天然运输机制，避免了部分组装和功能缺失问题，还配备分子屏障保护编辑器，在遗传性失明小鼠模型测试中表现出比传统系统更优的性能。基于DNA纳米机器的递送系统：国家纳米科学中心丁宝全研究员课题组提出利用DNA纳米机器递送基因编辑系统的概念。他们将靶向性核酸适配体、内涵体逃逸肽和富含PAM位点的核酸序列组装到DNA折纸结构上，使末端延伸的sgRNA和Cas9蛋白形成的基因编辑复合物，高效组装到核酸纳米载体上，形成基于DNA纳米机器的基因编辑递送系统。该系统能靶向识别并进入肿瘤细胞，释放基因编辑复合物，具有良好的肿瘤靶向性和生物相容性。CRISPR-TO技术：美国斯坦福大学齐磊团队利用CRISPR-Cas13基因编辑工具，创建了CRISPR-TO技术。他们将Cas13与特定定位信号配对，使其能将RNA分子准确运送到细胞内特定位置，就像给RNA分子设置了“邮政编码”，实现了前所未有的精度和可控性，为空间RNA医学奠定了基础，有望用于治疗神经系统疾病和创伤性损伤。NovalscB系统：张锋团队通过“自然筛选+人工智能”策略，重塑IscB，创造了NovalscB系统。该系统编辑效率达40%，特异性与SpCas9相当，尺寸小，可装入单个AAV病毒。团队进一步将其与甲基转移酶融合，构建了表观遗传编辑器OMEGAoff系统，使用单个AAV载体包装，通过静脉注射递送，可靶向编辑PCSK9基因，降低小鼠血清中胆固醇水平。ProteanFect递送技术：西湖大学开发的ProteanFect，是全球首个基于内源蛋白凝聚体的转染试剂。其蛋白分子能与核酸自组装成球体结构，通过细胞主动摄入进入细胞，释放核酸分子，转染效率可达70%-95%，可同时递送多种核酸，适用于人源和小鼠原代免疫细胞。基于氢键作用的非离子递送系统（TNP）：西安电子科技大学邓宏章教授团队通过人工智能筛选出硫脲基团作为关键功能单元，构建了TNP。它能让mRNA毫发无损直达目标细胞，mRNA体内表达周期延长至脂质纳米颗粒（LNP）的7倍，脾脏靶向效率显著提升，生物安全性高，还能在普通冰箱内储存，为破解mRNA冷链运输依赖提供了新方案。