Em um estudo publicado na MedComm—Biomaterials and Applications Professor Changyang Gong e seu Ph.D. o estudante Shiyao Zhou explica o mecanismo do sistema CRISPR/Cas9. O sistema CRISPR/Cas9 consiste em proteína Cas9 e RNA direcionador de fita simples (sgRNA).



Na presença do motivo adjacente do protoespaçador (PAM), o sgRNA conduz com precisão a endonuclease Cas9 para as regiões alvo, onde causa quebras de fita dupla de DNA (DSBs), resultando em alterações genômicas específicas do local. O reparo endógeno do DNA pode ocorrer após a criação de um DSB através de duas vias primárias de edição do genoma:junção de extremidades não homólogas (NHEJ) ou reparo dirigido por homologia (HDR).

Ao usar as características biológicas do Cas9 visando sequências específicas de DNA sob a orientação do sgRNA, os cientistas desenvolveram ainda ferramentas de ativação de direcionamento genético e de inibição de direcionamento genético baseadas em dCas9, chamadas CRISPRa e CRISPRi, respectivamente.

No artigo, são descritas características de três formas de cargas CRISPR/Cas9. Três formas de entrega do sistema CRISPR/Cas9 são plasmídeos, mRNA/sgRNA e complexos de ribonucleoproteína (RNP), cada um dos quais tem suas próprias vantagens e desvantagens.

No entanto, independentemente da forma da carga útil, é um desafio para o CRISPR/Cas9 penetrar nas células-alvo. Portanto, é essencial desenvolver uma estratégia eficaz de nanotecnologia para a entrega de CRISPR/Cas9.

As técnicas de entrega baseadas em nanotecnologia para essas três categorias para tratar o câncer estão resumidas no artigo. Embora os vetores virais sejam os vetores de entrega mais comumente usados ​​para o sistema CRISPR/Cas9, suas aplicações têm sido limitadas devido a desvantagens como capacidade limitada de empacotamento, alta imunogenicidade e falta de direcionamento ao tecido.

Nanocarreadores, concluindo nanopartículas à base de lipídios catiônicos, nanopartículas à base de polímeros/polipeptídeos catiônicos, nanomateriais inorgânicos, nanoestruturas de DNA, nanopartículas à base de ouro e exossomos ou vesículas extracelulares, são atualmente métodos de entrega esperançosos para sistemas CRISPR/Cas9.

Tomando como exemplo vetores não virais baseados em lipídios catiônicos, os vetores lipídicos catiônicos podem carregar o sistema CRISPR/Cas9 por meio de interações eletrostáticas. Além disso, o direccionamento dos vectores pode ser melhorado através da modificação do ligando ou da modificação estrutural para promover a absorção celular e melhorar a eficiência da entrega.

Disparados por ambientes intracelulares específicos ou sinais extracelulares, os nanocarreadores responsivos também podem obter liberação específica de CRISPR/Cas9 para edição de genes controláveis ​​espaço-temporalmente. Esses sistemas de entrega inteligentes baseados em nanotecnologia melhoram significativamente as capacidades terapêuticas tumorais do sistema CRISPR/Cas9 e reduzem notavelmente seus efeitos fora do alvo.

Os pesquisadores fornecem novos insights sobre direções futuras de pesquisa na entrega do sistema CRISPR/Cas9 baseado em nanotecnologia. A edição genética usando a nanotecnologia CRISPR/Cas9 é um novo avanço no campo da terapia do câncer. A otimização e melhoria contínua dos vetores não virais de entrega CRISPR/Cas9 mostram seu grande potencial para pesquisa e aplicação no campo da terapia oncológica.

No entanto, a maioria das pesquisas ainda está em fase inicial. CRISPR/Cas9 tem muitos problemas não resolvidos em nível molecular. Concluindo, a terapia direcionada personalizada baseada em CRISPR/Cas9 pode ser o futuro da terapia tumoral e trazer uma nova esperança para o tratamento tumoral.

Mais informações: Shiyao Zhou et al, sistema de entrega CRISPR/Cas9 baseado em nanotecnologia para edição de genoma no tratamento do câncer, MedComm—Biomaterials and Applications (2024). DOI:10.1002/mba2.70
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