化學(xué)所在時(shí)空特異性蛋白質(zhì)遞送及基因編輯研究方面獲進(jìn)展
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】蛋白質(zhì)是生命體內(nèi)最重要的生物大分子之一，在生命活動(dòng)過程中執(zhí)行著多種關(guān)鍵功能。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)及基因編輯工具的高效遞送一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。尤其是針對(duì)特定組織如肺部的靶向遞送，對(duì)于治療肺部疾病、感染及癌癥等具有重要意義。
利用外源性獲取的蛋白質(zhì)，可以在細(xì)胞及體內(nèi)實(shí)現(xiàn)生物大分子的化學(xué)標(biāo)記與功能調(diào)控，進(jìn)而應(yīng)用于生命機(jī)制的解析研究及疾病的靶向治療。然而，由于蛋白質(zhì)本質(zhì)上具有親水性，難以自主穿透疏水性細(xì)胞膜到達(dá)胞內(nèi)靶點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)特定器官組織的靶向。因此，發(fā)展細(xì)胞及活體層次遞送蛋白質(zhì)的方法與技術(shù)，對(duì)于蛋白質(zhì)化學(xué)生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的研究具有重要意義。
中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所活體分析化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室汪銘課題組圍繞蛋白質(zhì)遞送及功能干預(yù)開展了研究，發(fā)展了一系列可在細(xì)胞及活體層次遞送蛋白質(zhì)及CRISPR/Cas9基因編輯器的方法。他們通過設(shè)計(jì)金屬配位超分子(MOC)的層級(jí)自組裝，并利用蛋白質(zhì)表面氨基酸的氫鍵作用，構(gòu)建了具有組織特異性的超分子納米顆粒(LSNPs)。研究表明，MOC與蛋白質(zhì)組裝形成的LSNPs的表界面化學(xué)特性，影響其在體內(nèi)循環(huán)過程中吸附血清蛋白形成的表面蛋白冠的組成，進(jìn)而決定了蛋白質(zhì)遞送的組織特異性。特別是，玻連蛋白與整合素αvβ3的識(shí)別作用，介導(dǎo)了LSNPs的肺部特異性。這一發(fā)現(xiàn)為肺部疾病的靶向治療提供了強(qiáng)有力的工具。
基于上述LSNPs技術(shù)平臺(tái)，汪銘課題組進(jìn)一步發(fā)展了時(shí)空特異性基因編輯器遞送方法。他們運(yùn)用CRISPR/Cas13d RNA編輯技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肺部病毒感染相關(guān)基因——組織蛋白酶L的靶向干預(yù)。這一研究不僅驗(yàn)證了LSNPs在基因編輯領(lǐng)域的潛力，也為肺部疾病的基因治療提供了新的策略。
相關(guān)研究成果Lung-specific supramolecular nanoparticles for efficient delivery of therapeutic proteins and genome editing nucleases于近日發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)上。
通過設(shè)計(jì)具有時(shí)空特異性的超分子納米顆粒，科學(xué)家們成功實(shí)現(xiàn)了肺部特異性蛋白質(zhì)及基因編輯工具的高效遞送。這一技術(shù)不僅為肺部疾病的治療提供了新的策略，也為生物醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域的研究開辟了新的方向。未來，隨著研究的深入和技術(shù)的不斷完善，我們有理由相信，這一領(lǐng)域?qū)⑷〉酶嗤黄菩赃M(jìn)展，為人類健康事業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)。
參考來源： 化學(xué)研究所
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