CRISPR是一種革命性的基因編輯技術,可以像“分子剪刀”一樣精準地修改導致疾病的基因,為治療遺傳病、癌癥、罕見病等許多目前難以治愈的疾病帶來了前所未有的希望。自這項技術誕生以來,科學家們已經成功在實驗室中修復了許多致病基因。然而,一個關鍵問題始終限制著它的實際應用:如何安全、高效地把這套“剪刀”送到身體里真正需要它的細胞中去?如果送不到,或者送到了但效率太低,再先進的技術也無法真正治病。
現在,美國西北大學科學家團隊取得了一項重要突破——他們設計出一種全新的“基因快遞車”,不僅能更高效地把CRISPR工具送進細胞,還能減少傷害,提高基因修復準確率,為未來更多基因療法的臨床應用鋪平了道路。
傳統“快遞”方式各有短板
要把CRISPR送進細胞,科學家目前主要依賴兩種“交通工具”:一種是改造過的病毒,另一種是人工合成的微小脂肪顆粒(脂質納米顆粒,簡稱LNP)。病毒就像天生的“潛入高手”,能輕松進入細胞,因此效率較高。但它也有明顯缺點:人體會把它當成外來入侵者發起攻擊,引發免疫反應,帶來安全風險;而且它能攜帶的“貨物”有限,有時裝不下完整的基因編輯工具包。另一種方式,也就是LNP,安全性更高,不會引發強烈免疫反應,新冠疫苗就用到了這種技術。但它的短板是“送貨效率”不高——這些小顆粒大多只能被動地被細胞“吞”進去,然后常常被困在細胞內部的“小隔間”(內體)里出不來,里面的基因工具也就無法發揮作用,最終真正起效的很少。
還有一種方法是先把細胞從身體里取出來,體外編輯好再送回去,但這一過程復雜、成本高,不適合大多數疾病。因此,科學家一直在尋找一種更安全、更高效、能直接在體內使用的遞送方式。
新“快遞車”穿上“智能外衣”
這次西北大學團隊發明的新系統,叫作“脂質納米顆粒球形核酸”(LNP-SNA),可以理解為給傳統的脂肪小球穿上了一層特殊的“智能外衣”。這層外衣是由許多短小的DNA鏈緊密排列而成的球形結構,覆蓋在整個顆粒表面。
這層DNA外殼的作用遠不止保護內部的基因工具。更重要的是,它能讓整個顆粒變得更容易被細胞“看見”和“接受”。因為細胞表面有一些天然能識別DNA的“感應器”,當這種帶DNA外殼的小球靠近時,細胞會主動把它“拉”進去,而不是靠隨機碰撞被“吞”下。這就像是從“快遞放門口等你撿”變成了“快遞員主動敲門,你直接開門收貨”,效率自然大大提高。
研究發現,這種新型“快遞車”進入細胞的效率是普通脂肪顆粒的3倍以上,對細胞的毒性卻明顯更低。更重要的是,它完成基因編輯的幾率也提升了3倍,并且在修復基因時更加精準,出錯的概率大幅下降——精確修復的成功率提高了60%以上。這對于基因治療來說至關重要,因為一次錯誤的編輯就可能帶來新的健康風險。
適合多種疾病的通用平臺
這項技術還有一個巨大優勢:它是一個“模塊化”的平臺,就像一個通用運輸系統,可以靈活調整。比如,通過改變DNA外殼的“密碼”,科學家可以讓它專門尋找肝臟細胞、腦細胞或癌細胞,實現“指哪打哪”的精準投遞。研究人員已經在多種人體細胞中測試了這種新系統,包括皮膚細胞、免疫細胞、腎臟細胞和骨髓干細胞,結果都表現出優異的遞送效果。
目前,基于類似球形核酸技術的藥物已有7種進入人體臨床試驗,其中一些正在測試癌癥治療的效果。這項新技術也正在由一些生物公司推廣,目標是盡快用于臨床試驗。
科學家表示,CRISPR本身固然強大,但“怎么送”同樣關鍵。這次的突破,不是改進“剪刀”,而是打造了一輛更聰明、更高效的“快遞車”。通過巧妙的結構設計,讓遞送基因工具變得更精準、更安全。隨著這類技術的不斷進步,未來人們或許真的能通過基因編輯治愈更多曾經束手無策的疾病。