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慢病毒系列|让你“为所欲为”调控基因(CRISPR手艺应用篇)

时间:2022-10-12 热度:

CRISPR/Cas9手艺的应用
 

以CRISPR/Cas9为基础的基因编辑手艺在基因治疗领域的一系列应用都展现出极大的应用远景,,如血液病、肿瘤和其他遗传疾病。。。。CRISPR/Cas9在多种类型的细胞和组织中都具有高效、准确的基因编辑能力,,现在,,CRISPR/Cas9用于人体治疗主要有两种方法。。。。

 

一种是体外基因编辑,,类似于CAR-T,,先将细胞从人体取出,,在体外举行基因编辑后,,重新输回患者体内。。。。现在有多项临床研究将CRISPR-Cas9手艺应用于体外靶细胞的基因编辑,,对其举行基因刷新后重新输注回患者体内,,以资助患者识别和抗击癌症。。。。另一种为体内基因编辑,,通过静脉给药使用载体将CRISPR/Cas9基因编辑系统直接递送至病变部位或需要靶向的器官,,可直接刷新人体内的病变基因,,抵达治疗的效果。。。。

 

基因编辑手艺的临床转化研究将推动个性化医疗的快速生长。。。。关于体外基因编辑,,研发职员可以通过特定的手艺,,识别脱靶细胞与正常细胞,,以是现在体外基因编辑的临床试验希望较快;;但体内基因编辑需要直接靶向组织和器官,,针对及应用普遍的疾病,,需要面临更大的挑战。。。。

 

慢病毒载体免疫原性低、基因容量大、对破碎期和非破碎期细胞均可举行基因整合、且具有生物清静性等优点,,被以为是有用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系统递送的新兴要领。。。。CRISPR-Cas9作为20世纪90年月初发明的基因编辑手艺,,现在仍然是一项很是新颖的焦点手艺,,除了保存“脱靶”的主要问题外,,尚有许多的手艺难点尚未突破,,尤其是临床应用的靶向性、有用性和清静性依然是科学家关注和争论的焦点。。。。下面就一起来相识慢病毒载体和CRISPR/Cas9基因编辑手艺的连系是怎样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:水师军医大学
IF:41.44 
 

研究提出的“i-CRISPR”战略,,就是凭证癌细胞的DNA序列,,定制且导入仅能切割癌细胞DNA的CRISPR-Cas9系统——“癌细胞CRISPR铰剪”,,造成癌细胞中DNA断裂;;同时添加DNA损伤修复抑制剂(DNA damage repair inhibitor, DSBRi),,使癌细胞中止裂的DNA无法修复,,导致细胞殒命。。。。DNA损伤修复抑制剂就是“i-CIRSPR”战略中的“i”,,切割癌细胞DNA的“癌细胞CRISPR铰剪”就是“i-CIRSPR”战略中的“CRISPR”。。。。由于正常细胞中不含有可被“癌细胞CRISPR铰剪”切割的位点,,因此其DNA不会被切割,,也不会受到严重损伤。。。。云云,,这种“i-CRISPR”战略有望实现既能特异性杀伤癌细胞又不会对正常细胞造成显着损伤的效果,,该战略为肿瘤的精准治疗提供了新的治疗思绪。。。。

 

图1.“i-CRISPR”个性化癌症治疗战略流程图
Junfeng Jiang et al., Mol Cancer. 2022 Aug 16;21(1):164

 

★模子种类:HepG2(肝癌)细胞和DU145(前线腺癌)细胞、类器官、PDX模子

 

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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
作者单位:安徽师范大学生命科学学院
IF:19.16 


CRISPR/Cas9机制的瞬时表达不但可降低脱靶活性导致的突变危害,,还可降低对Cas9卵白可能爆发的免疫应答。。。。该研究开发的一种系统,,通过适配子和适配子连系卵白(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核糖核卵白(RNP)。。。。UG环球研究批注,,用com适配子取代sgRNA支架的Tetra-loop保存了sgRNA的功效,,并且com-修饰的sgRNA可以通过ABP与适配子、sgRNA与Cas9卵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纳米粒子在差别细胞的差别靶点上爆发了插入缺失,,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,,并使递送更利便和高效,,可用于Cas9瞬时表达和高效的基因组编辑。。。。

 

图2:sgRNA的com修饰对Cas9/sgRNA RNPs有用包装的须要性.
Pin Lyu et al., Nucleic Acids Res. 2019 Sep 26;47(17):e99.

 

★细胞类型:人类淋巴母细胞

 

UG环球生物可提供本文所涉及的Cas9/sgRNA及慢病毒包装效劳


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
作者单位:Scripps Korea Antibody Institute
IF:15.342 


由于缺乏有用的体内递送载体,,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包膜糖卵白刷新的假型慢病毒载系一切在体内递送CRISPR/Cas9到肝肿瘤的能力。。。。研究批注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卵白纺丝卵白(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基因的有用断裂,,抑制肿瘤生长。。。。别的,,研究证实晰E1E2假型慢病毒载体因其在人血清中稳固、细胞靶向特异性强、固有免疫反应低的特点,,更适相助为CRISPR/Cas9的递送系统,,用于癌症治疗。。。。

 

图3:E1E2-LV载体在原位Huh7和非肿瘤模子小鼠体内的生物漫衍。。。。
Sungjin Lee et al, Biomaterials 2021 05;272.

 

★小鼠品系:Balb/c裸鼠(4周龄,,雌性)

 

UG环球生物可提供本文所涉及的靶基因sgRNA设计及慢病毒包装效劳


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
作者单位:浙江大学
IF:14.957 


CRISPR-Cas9基因编辑手艺已成为一种强盛的治疗手艺,,但缺乏清静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普遍应用。。。。Cas9核糖核卵白(RNP)的体内递送具有一定优势,,然而,,较大的Cas9 RNP凌驾了现在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疏散纯化的外泌体中。。。。在体外,,外泌体-RNP增进了RNP有用的胞质递送,,而在体内则特异性地群集在肝组织中。。。。外泌体-RNP通太过别靶向p53上调凋亡调理因子(PUMA)、细胞周期卵白E1 (CcnE1)和K(赖氨酸)乙酰转移酶5 (KAT5)中分子,,在急性肝损伤、慢性肝纤维化和肝癌小鼠模子中显示出强盛的治疗潜力。。。。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。。。。

 

图4:用于体内递送Cas9 RNP外泌体治疗肝脏疾病的示意图。。。。
Tao Wan et al., Sci Adv. 2022 Sep 16;8(37):eabp9435.

 

UG环球生物可提供本文所涉及的外泌体及CRISPR-Cas9手艺相关的效劳


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