近期，天津大学化工学院仰大勇教授团队联合上海交通大学医学院附属仁济医院、上海市肿瘤研究所刘培峰教授团队，在基因药物递送方面取得新进展，设计发展了一种双酶响应的DNA纳米框架，实现了基因编辑CRISPR-Cas9系统和反义寡核苷酸（ASO）的可控递送，达到了基因编辑和基因沉默协同治疗的效果。相关成果发表于国际权威期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)。仰大勇教授和刘培峰教授为共同通讯作者，博士生宋纳川为第一作者。该工作得到国家自然科学基金委项目资助。

  CRISPR-Cas9作为一种简单、高效、特异性的基因编辑方法，为精准基因治疗的发展带来了巨大的机遇。Cas9核糖核蛋白复合物（RNP）具有高基因编辑效率的优势，然而，Cas9 RNP的有效递送和可控释放仍然是该领域发展的关键挑战。此外，CRISPR-Cas9有望通过与其他基因治疗药物（如ASO）的协同作用来提高基因治疗的效果。从材料化学的角度看，DNA是具有序列可编程性和分子识别能力的生物活性大分子，可以实现对材料结构和功能的精准调控，DNA纳米材料有望成为多种核酸药物共同递送和可控释放的理想载体。

图1. 双酶响应的DNA纳米框架用于Cas9 RNP和ASO的共同递送和可控释放

  研究团队利用沉淀聚合反应合成DNA纳米框架，高效负载Cas9 RNP和ASO，实现了在乳腺癌细胞中的可控释放，验证了基因编辑和基因沉默在细胞和活体水平的协同基因治疗。DNA纳米框架具有独特的相转变特性，并且修饰有能够与三元复合物（sgRNA/ASO/Cas9）碱基互补配对结合的DNA连接位点。在低温（4 ^oC）下，DNA纳米框架转变为溶胀态，暴露出框架内部的DNA连接位点，通过碱基互补配对结合三元复合物；当恢复至生理温度（37 ^oC）时，DNA纳米框架转变为凝聚态，实现对三元复合物的高效负载。三元复合物精准的分子设计能够响应癌细胞中过表达的核糖核酸酶H（RNase H）和瓣状核酸内切酶1（FEN1），通过特异性酶促切割反应实现Cas9 RNP和ASO的可控释放。Cas9 RNP介导的基因编辑和ASO介导的基因沉默实现了协同的基因治疗效果，在乳腺癌细胞及小鼠乳腺癌皮下瘤模型的治疗中取得了显著效果，并对正常细胞和组织具有良好的生物相容性。这种多功能DNA纳米框架为基因药物的高效可控递送提供了有潜力的解决方案，有望促进精准医疗的发展。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202306634

图文转载自【中国聚合物网】:http://www.polymer.cn/