在癌癥研究領域，“Cas-9–sgRNA”復合物是一種有效的基因編輯工具，但是其穿過細胞膜接觸腫瘤細胞基因組的能力非常低。來自美國和丹麥的科學家們現在開發了一種可以運動的納米馬達，可以有效輸送并釋放這種基因魔剪系統。在這篇發表于《Angewandte Chemie》的文章中，研究人員詳細描述了他們開發的超聲驅動的納米馬達。
圖片來源：Wiley-VCH
基因工程是一種有潛力的癌癥治療手段，在適應性細菌免疫防御系統“CRISPR”發現之后經歷了蓬勃的發展。目前用于基因編輯的工程化CRISPR系統包含兩個組分：一個單鏈引導RNA（sgRNA）和Cas-9核酸酶,其中sgRNA可以引導Cas-9核酸酶結合特異的基因序列，隨后核酸酶發揮其基因編輯功能。然而輸送這個龐大的基因編輯系統進入細胞存在一定問題。該研究通訊作者Liangfang Zhang 和Joseph Wang來自加州大學圣地亞哥分校（UCSD），他們及其同事現在開發出了一種超聲驅動的納米線，可以主動將Cas9–sgRNA復合物運輸穿過細胞膜進入細胞。
金納米線可以被動穿過細胞膜，但是由于它們的特殊不對稱形狀，超聲可以促使它們主動運動。“金納米線馬達的不對稱形狀對于超聲驅動是必不可少的。”作者強調道。他們把該納米馬達與Cas9–sgRNA復合物通過硫鍵結合在一起。這些可還原的化學鍵在腫瘤細胞內具有優勢，它們可以被癌細胞內豐富的天然還原性物質谷胱甘肽打斷，這就促使Cas9–sgRNA復合物被釋放進入細胞核發揮作用，如敲除基因。
作為一個測試實驗，研究人員檢測了表達綠色熒光蛋白的黑素瘤細胞B16F10中的熒光強度變化。他采用超聲對細胞處理5分鐘，這可以加速攜帶Cas9–sgRNA復合物的納米馬達穿過細胞膜進入細胞。他們發現他們的Cas9–sgRNA復合物可以在很低濃度下有效抑制熒光蛋白的表達。
因此，有效使用超聲驅動的納米馬達作為主動運輸工具以及需要的編輯工具濃度極低使該研究極具魅力。同時這個系統還非常簡單，僅包含很少地、容易制備的組分，這也是該研究的一大亮點。
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