CRISPR是一種革命性的基因編輯技術(shù)，可以像“分子剪刀”一樣精準(zhǔn)地修改導(dǎo)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(shù)誕生以來，科學(xué)家們已經(jīng)成功在實驗室中修復(fù)了許多致病基因。然而，一個關(guān)鍵問題始終限制著它的實際應(yīng)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(xì)胞中去？如果送不到，或者送到了但效率太低，再先進(jìn)的技術(shù)也無法真正治病。
現(xiàn)在，美國西北大學(xué)科學(xué)家團(tuán)隊取得了一項重要突破——他們設(shè)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(jìn)細(xì)胞，還能減少傷害，提高基因修復(fù)準(zhǔn)確率，為未來更多基因療法的臨床應(yīng)用鋪平了道路。
傳統(tǒng)“快遞”方式各有短板
要把CRISPR送進(jìn)細(xì)胞，科學(xué)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(zhì)納米顆粒，簡稱LNP）。病毒就像天生的“潛入高手”，能輕松進(jìn)入細(xì)胞，因此效率較高。但它也有明顯缺點：人體會把它當(dāng)成外來入侵者發(fā)起攻擊，引發(fā)免疫反應(yīng)，帶來安全風(fēng)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(fā)強烈免疫反應(yīng)，新冠疫苗就用到了這種技術(shù)。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(xì)胞“吞”進(jìn)去，然后常常被困在細(xì)胞內(nèi)部的“小隔間”（內(nèi)體）里出不來，里面的基因工具也就無法發(fā)揮作用，最終真正起效的很少。
還有一種方法是先把細(xì)胞從身體里取出來，體外編輯好再送回去，但這一過程復(fù)雜、成本高，不適合大多數(shù)疾病。因此，科學(xué)家一直在尋找一種更安全、更高效、能直接在體內(nèi)使用的遞送方式。
新“快遞車”穿上“智能外衣”
這次西北大學(xué)團(tuán)隊發(fā)明的新系統(tǒng)，叫作“脂質(zhì)納米顆粒球形核酸”（LNP-SNA），可以理解為給傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)，覆蓋在整個顆粒表面。
這層DNA外殼的作用遠(yuǎn)不止保護(hù)內(nèi)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(xì)胞“看見”和“接受”。因為細(xì)胞表面有一些天然能識別DNA的“感應(yīng)器”，當(dāng)這種帶DNA外殼的小球靠近時，細(xì)胞會主動把它“拉”進(jìn)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(fā)現(xiàn)，這種新型“快遞車”進(jìn)入細(xì)胞的效率是普通脂肪顆粒的3倍以上，對細(xì)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(fù)基因時更加精準(zhǔn)，出錯的概率大幅下降——精確修復(fù)的成功率提高了60%以上。這對于基因治療來說至關(guān)重要，因為一次錯誤的編輯就可能帶來新的健康風(fēng)險。
適合多種疾病的通用平臺
這項技術(shù)還有一個巨大優(yōu)勢：它是一個“模塊化”的平臺，就像一個通用運輸系統(tǒng)，可以靈活調(diào)整。比如，通過改變DNA外殼的“密碼”，科學(xué)家可以讓它專門尋找肝臟細(xì)胞、腦細(xì)胞或癌細(xì)胞，實現(xiàn)“指哪打哪”的精準(zhǔn)投遞。研究人員已經(jīng)在多種人體細(xì)胞中測試了這種新系統(tǒng)，包括皮膚細(xì)胞、免疫細(xì)胞、腎臟細(xì)胞和骨髓干細(xì)胞，結(jié)果都表現(xiàn)出優(yōu)異的遞送效果。
目前，基于類似球形核酸技術(shù)的藥物已有7種進(jìn)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(shù)也正在由一些生物公司推廣，目標(biāo)是盡快用于臨床試驗。
科學(xué)家表示，CRISPR本身固然強大，但“怎么送”同樣關(guān)鍵。這次的突破，不是改進(jìn)“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(jié)構(gòu)設(shè)計，讓遞送基因工具變得更精準(zhǔn)、更安全。隨著這類技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來人們或許真的能通過基因編輯治愈更多曾經(jīng)束手無策的疾病。