慢病毒载体免疫原性低、基因容量大、对分裂期和非分裂期细胞均可进行基因整合、且具有生物安全性等优点,被认为是有效的基因编辑系统递送载体之一。近年来,细胞外泌体与病毒样颗粒已成为CRISPR/Cas9系统递送的新兴方法。CRISPR-Cas9作为20世纪90年代初发现的基因编辑技术,目前仍然是一项非常新颖的核心技术,除了存在“脱靶”的主要问题外,还有许多的技术难点尚未突破,尤其是临床应用的靶向性、有效性和安全性依然是科学家关注和争论的焦点。下面就一起来了解慢病毒载体和CRISPR/Cas9基因编辑技术的结合是如何应用于疾病治疗的基础研究。
案例1——慢病毒&癌细胞精准杀伤
i‑CRISPR: a personalized cancer therapy strategy through cutting cancer‑specific mutations
作者单位:海军军医大学
IF:41.44

案例2——慢病毒&高效包装Cas9/sgRNA
Delivering Cas9/sgRNA ribonucleoprotein (RNP) by lentiviral capsid-based bionanoparticles for efficient ‘hit-and-run’ genome editing
CRISPR/Cas9机制的瞬时表达不仅可降低脱靶活性导致的突变风险,还可降低对Cas9蛋白可能产生的免疫应答。该研究开发的一种系统,通过适配子和适配子结合蛋白(ABP)之间的特异性相互作用,可以在每个慢病毒样颗粒(LVLP)中包装多达100个拷贝的Cas9 mRNA,在此基础上开发了一种基于慢病毒衣壳的生物纳米颗粒系统,可以高效包装Cas9/sgRNA核糖核蛋白(RNP)。我们的研究表明,用com适配子取代sgRNA支架的Tetra-loop保留了sgRNA的功能,并且com-修饰的sgRNA可以通过ABP与适配子、sgRNA与Cas9蛋白之间的特异性相互作用,将Cas9/sgRNA RNP包装成慢病毒样颗粒。这些RNP纳米粒子在不同细胞的不同靶点上产生了插入缺失,其效率与Cas9 mRNA LVLPs相似或更好。Cas9/sgRNA RNP系统作用快速、脱靶率较低,并使递送更方便和高效,可用于Cas9瞬时表达和高效的基因组编辑。

案例3——慢病毒&体内靶向递送
Systemic delivery of CRISPR/Cas9 to hepatic tumors for cancer treatment using altered tropism of lentiviral vector
由于缺乏有效的体内递送载体,CRISPR/Cas9核酸酶的治疗应用仍然是一个挑战。本文评估了用丙型肝炎病毒(HCV)/E1E2包膜糖蛋白改造的假型慢病毒载体系统在体内递送CRISPR/Cas9到肝肿瘤的能力。研究表明E1E2假型慢病毒载体可以通过其与细胞受体之间的特异性相互作用选择性地将针对蛋白纺丝蛋白(KSP)的Cas9和sgRNA递送到小鼠的原位Huh7肿瘤中。这种特定的递送导致KSP基因的有效断裂,抑制肿瘤生长。此外,研究证明了E1E2假型慢病毒载体因其在人血清中稳定、细胞靶向特异性强、固有免疫反应低的特点,更适合作为CRISPR/Cas9的递送系统,用于癌症治疗。

案例4——外泌体&体内靶向递送
Exosome-mediated delivery of Cas9 ribonucleoprotein complexes for tissue-specific gene therapy of liver diseases
CRISPR-Cas9基因编辑技术已成为一种强大的治疗技术,但缺乏安全高效的体内递送系统,尤其是组织特异性载体,限制了其在临床中的广泛应用。Cas9核糖核蛋白(RNP)的体内递送具有一定优势,然而,较大的Cas9 RNP超出了目前可用的递送载体的装载能力。本研究开发了一种新的基因组编辑递送系统,命名为外泌体-RNP,该系统通过电穿孔将Cas9 RNP装载到从肝星状细胞分离纯化的外泌体中。在体外,外泌体-RNP促进了RNP有效的胞质递送,而在体内则特异性地聚集在肝组织中。外泌体-RNP通过分别靶向p53上调凋亡调节因子(PUMA)、细胞周期蛋白E1 (CcnE1)和K(赖氨酸)乙酰转移酶5 (KAT5)等分子,在急性肝损伤、慢性肝纤维化和肝癌小鼠模型中显示出强大的治疗潜力。外泌体-RNP为肝脏疾病的精准组织特异性基因治疗提供了可行的平台。

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