近期,天津大學化工學院仰大勇教授團隊針對聯(lián)合基因治療的應用需求,構建了DNA納米系統(tǒng),解決了基因編輯和脫氧核酶共遞送的難題,研究成果發(fā)表在Angewandte Chemie(德國應用化學)。李鳳副教授和碩士研究生宋納川為共同第一作者。研究得到國家自然科學基金等資助支持。
CRISPR/Cas9作為一種高效的基因編輯技術,為疾病精準治療帶來了新機遇,并且有望聯(lián)合其他基因治療基元(比如DNAzyme,脫氧核酶)提高基因治療效果。如何實現(xiàn)各治療基元的共遞送,并保持生物活性,且在細胞內(nèi)可控釋放,是聯(lián)合基因治療的關鍵。針對這一問題,DNA材料可提供獨特解決方案,原因在于DNA分子具有序列可編程性和分子識別能力,且生物相容性好,可以作為基因治療基元的載體材料。
在該研究中,團隊通過滾環(huán)擴增反應(rolling circle amplification,RCA)合成了超長DNA單鏈,單鏈中包含sgRNA識別序列、脫氧核酶序列和HhaI內(nèi)切酶識別序列等多種功能模塊。sgRNA識別序列通過堿基互補配對作用實現(xiàn)Cas9/sgRNA的高效裝載。進一步,錳離子通過靜電作用實現(xiàn)DNA長單鏈壓縮組裝,形成DNA納米粒子,錳離子也作為脫氧核酶的輔因子。最后,酸響應聚合物包覆的HhaI內(nèi)切酶通過靜電作用在DNA納米顆粒界面組裝,形成納米復合體。納米復合體進入細胞后,響應溶酶體內(nèi)的質子,HhaI表面的聚合物涂層分解,釋放出HhaI內(nèi)切酶,切割DNA鏈中的識別位點,觸發(fā)Cas9/sgRNA和脫氧核酶的釋放,二者在基因水平對腫瘤細胞實現(xiàn)聯(lián)合調控。納米復合體在小鼠乳腺癌皮下瘤模型中取得了顯著治療效果,同時對正常組織具有良好的生物安全性。該DNA納米系統(tǒng)可以很便利地進行序列定制修改,有望用于其他基因編輯工具和核酸藥物的聯(lián)合遞送,對促進基因水平疾病預防和治療具有重要意義。
圖1. DNA納米系統(tǒng)解決基因編輯和脫氧核酶共遞送難題,實現(xiàn)聯(lián)合基因治療
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/anie.202116569
仰大勇課題組以生物大分子DNA為研究主線,聚焦DNA生物功能材料化學組裝與智能制造,并用于生命分析和疾病治療。
課題組主頁:yanglab-dna.com
- 天津大學 Adv. Mater.:智能DNA納米系統(tǒng)強化mRNA轉染 2023-07-31
- 川大張興棟院士團隊王啟光/樊渝江:自潤滑雜化外泌體微凝膠通過體內(nèi)靶向Foxo3基因編輯調控軟骨細胞線粒體自噬以緩解骨關節(jié)炎進展 2025-01-24
- 川大張興棟院士團隊王啟光/樊渝江 AM:靶向軟骨細胞的可注射在體FGF18基因編輯和自潤滑雜化外泌體微凝膠用于骨關節(jié)炎治療 2024-01-29
- 仰大勇/劉培峰/姚池合作 AM:DNA納米復合物用于基因編輯系統(tǒng)和光動力治療試劑可控共遞送 2024-01-19
- 四川大學楊佼佼/熊燕/李繼遙 Acta Biomater.: 用于減輕化膿性關節(jié)炎影像學和病理學損傷的原位雙靶向藥物遞送系統(tǒng) 2025-02-15
- 東華大學史向陽教授團隊 Nano Today:基于含磷樹狀大分子的藥物遞送系統(tǒng)協(xié)同增強自噬、抗炎和抗氧化治療阿爾茨海默癥 2025-02-11
- 浙江大學王立教授/俞豪杰教授團隊 Mater. Horiz.:用于磁共振成像的氮氧自由基造影劑的研究進展 2025-02-09