平渊团队开发双重特异性CRISPR/Cas纳米系统，用于肝脏疾病防治

一些常见的肝脏类疾病，例如肝缺血再灌注、急性肝损伤和肝纤维化等常伴随着急性或慢性炎症，此类炎症反应通常会促进疾病的发展进程，目前针对以上疾病的治疗选择有限，发展精确的安全预防或治疗手段至关重要。

2022年8月12日，浙江大学药学院平渊课题组在Signal Transduction and Targeted Therapy期刊发表了题为：A dual-specific CRISPR-Cas nanosystem for precision therapeutic editing of liver disorders 的论文。

该研究提出了双重特异性编辑的概念，即结合肝脏靶向递送和肝脏特异性编辑的双重功效，通过对肝细胞的相关基因或RNA进行精准编辑而调控炎症相关的信号通路，实现对炎症性肝病的有效防治。此系统在精确预防或治疗炎症性肝病方面提供了新思路，并具有一定的临床转化前景。

目前基于CRISPR的基因编辑或RNA编辑系统经静脉给药后，由于在非特异性分布导致在全身非靶组织及器官的分布，所产生的脱靶编辑效应存在较高安全隐患，因而也限制了基因编辑在临床上的进一步转化。为了解决此问题，作者设计了肝脏靶向递送和肝脏特异性编辑的双重特异编辑系统。

该系统经静脉注射后，首先可由仿生巨噬细胞膜将高分子载体所携带编码DNA或mRNA编辑器的质粒靶向至炎症性肝脏组织，并由P3启动子控制其在肝脏的转录活性，因而可有效避免因非特异性分布至肝脏外的其他器官及组织的基因表达水平，降低非特异性编辑，提高体内基因组或RNA编辑的安全和精准性。

在肝缺血再灌注、急性肝损伤和肝纤维化这三种小鼠模型中，通过仿生靶向递送至肝脏部位，再通过肝特异性启动子控制下，编辑元件的表达高效局限于肝部位。疾病相关基因例如花生四烯酸12-脂氧合酶（Alox12）基因的破坏或Alox12 mRNA的直接降解以下调其蛋白质水平以阻断12-HETE的产生是预防和治疗缺血再灌注诱导肝损伤的可行方法。此外，抑制Fas基因表达可以保护小鼠免于急性肝损伤，并且直接破坏Fas基因可以防止慢性肝炎的进展，从而减轻肝纤维化的症状。通过下调相关基因表达，可对相应的肝脏疾病进行预防或治疗。

纳米编辑系统用于肝脏炎性疾病的预防或治疗。（A）肝缺血再灌注模型中单核细胞/巨噬细胞的抗F4/80抗体（绿色）和中性粒细胞的抗Ly6G抗体（红色）免疫染色图片；（B）急性肝损伤模型中肝脏H&E切片；（C）急性肝损伤模型小鼠生存曲线；（D）肝纤维化模型中肝脏切片的天狼星红染色图片；（E）肝纤维化模型中模型小鼠肝脏中羟脯氨酸含量。

针对于肝缺血再灌注模型中，其凋亡相关蛋白、炎症细胞表型、肝功能指标、炎症因子水平等结果显示，该纳米编辑系统可有效预防肝缺血再灌注的损伤及病灶的发展。在急性肝损伤模型中，此系统可以有效降低损伤，延长模型小鼠存活时间。此外其可以有效减缓肝纤维化进程，降低羟脯氨酸和前胶原III含量，缓解肝脏炎症。此外，研究比较发现肝脏特异性RNA编辑在治疗效果方面比基因组编辑更有效，因而以非病毒载体递送CasRx介导的RNA编辑用于治疗炎症性肝病更具备治疗潜力。

综上所述，双重肝脏特异性CRISPR编辑系统通过靶向递送肝脏特异性Cas9或CasRx编辑器，避免在非肝脏组织中的脱靶编辑，在体内显示出精准肝脏编辑的特性，并通过基因组或RNA编辑调节炎症相关的信号通路，为安全高效的炎症性肝脏疾病的防治提出了新思路。

该论文第一作者为药学院博士生徐小洁，浙江大学医学院附属邵逸夫医院汤红林博士为共同第一作者，平渊教授为本文通讯作者。平渊教授课题组长期致力于基因编辑工具递送载体和精准基因编辑策略的研究，如近红外光热基因编辑系统，微针贴片基因编辑系统，炎症特异性编辑系统，以及高效低毒的基因编辑工具递送载体。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41392-022-01071-2

转自：“生物世界”微信公众号

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