【Bioactive Materials】新方法将CRISPR基因编辑工具永久性整合到细胞基因组中，并提高工具的寿命和效率！

干细胞由于其多能性，或产生任何类型细胞的能力，可用于研究疾病对众多组织类型的影响。但根据生物医学工程副教授Xiaojun（Lance）Lian的说法，在干细胞中使用基因编辑工具可能具有挑战性，因为将基因编辑工具递送到干细胞可能效率低下、耗时或成本高昂。

宾夕法尼亚州领导的跨学科研究团队开发了一种方法，在将CRISPR基因编辑工具递送到干细胞后，提高了其寿命和效率。他们的研究结果在《Bioactive Materials》正式发表之前在线发布，题为“Robust genome and RNA editing via CRISPR nucleases in PiggyBac systems”。

Lian说：“我们想研究一种遗传特性产生的疾病，但检查病变细胞可能具有挑战性，患者不能像皮肤病那样容易地捐献用于心血管或神经系统疾病活检的样本。通过将患者的皮肤细胞重编程为干细胞，我们可以解决这个问题，制造出患病的心脏或神经元细胞，然后用于研究多种情况。”

为了设计他们的新递送系统，Lian的团队利用了一种酶，将允许基因编辑工具的长期整合。Lian说，通过一种依靠DNA组分将工具递送到细胞中的常规方法，它们可以存活并编辑基因约三天后才被破坏。但是在PiggyBac系统中使用这种酶，能够通过将基因编辑工具实现到细胞的遗传密码中，从而永久建立编辑工具。

研究人员使用来自联邦批准的干细胞系的人类胚胎干细胞（天然多能性）和诱导多功能干细胞对该方法进行了评估。PiggyBac作为CRISPR工具的包装，CRISPR工具被选择禁用特定的蛋白质，并使用电脉冲插入干细胞。

经过7天的等待期后，研究人员对结果进行了评估。他们发现，PiggyBac系统已经成功——并且永久——将工具整合到细胞的基因组中，99%的受试细胞发生了突变，阻断了靶向蛋白的表达。Lian说，这种PiggyBac递送方法导致的突变细胞数量远高于传统的DNA递送方法，这导致了大约10%的细胞阻断该蛋白。与其他递送方法不同，PiggyBac方法允许在干细胞成功创建突变后从基因组中去除基因编辑工具。

通过PiggyBac系统递送CRISPR工具，研究人员可以进一步探索重要组织，如神经组织和心肌中基因与疾病发展之间的关系。

Lian说：“如果我们将干细胞技术和基因编辑工具结合在一起，就像我们在这项研究中一样，我们可以快速研究疾病，而不要求患者捐献他们的细胞。我们可以在干细胞中创建疾病相关突变的效率接近100%，在实验室的培养皿中快速研究人类疾病。”（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://phys.org/news/2022-03-diseases-delivery-gene-editing-tools.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。