摘要：西北大学研究团队开发的革命性纳米递送系统正在重新定义基因治疗的可能性边界。这项发表于《美国国家科学院院刊》的最新研究显示，通过将CRISPR基因编辑工具包封装在特制的DNA涂层纳米颗粒中，科学家们实现了基因编辑效率的三倍提升，同时显著降低了治疗毒性。
信息来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250907024543.htm
西北大学研究团队开发的革命性纳米递送系统正在重新定义基因治疗的可能性边界。这项发表于《美国国家科学院院刊》的最新研究显示，通过将CRISPR基因编辑工具包封装在特制的DNA涂层纳米颗粒中，科学家们实现了基因编辑效率的三倍提升，同时显著降低了治疗毒性。
这一突破性进展解决了CRISPR技术面临的核心挑战——如何将基因编辑机制安全高效地递送到目标细胞内部。长期以来，递送效率低下一直是限制CRISPR临床应用的关键瓶颈，新型纳米结构的出现为攻克这一难题提供了全新路径。
从实验室到临床的递送困境
CRISPR-Cas9系统自问世以来便被誉为基因编辑领域的革命性技术，其精确修改DNA序列的能力为治疗遗传性疾病、癌症和其他复杂疾病开辟了前所未有的可能性。然而，这项技术的临床转化一直面临着一个根本性挑战：如何将编辑工具有效递送到需要治疗的细胞内部。
传统的递送方法各有局限。病毒载体虽然具有较高的感染效率，但会激发强烈的免疫反应，可能导致严重的不良反应甚至死亡。脂质纳米颗粒虽然安全性更好，但经常被困在细胞内的内体结构中，无法有效释放其携带的基因编辑工具。据统计，使用传统方法时，真正到达细胞核并发挥作用的CRISPR组分往往不足投入总量的百分之几。
DNA包裹的纳米粒子为CRISPR提供了一种强大的新型递送系统，使基因编辑成功率提高了三倍，并为更安全的基因医学打开了大门。图片来源：Shutterstock
西北大学化学系教授Chad Mirkin指出："要让CRISPR到达正确的细胞，进入细胞内的正确位置，需要的不仅仅是运气，而是一个经过精心设计的递送系统。"作为纳米技术领域的先驱，Mirkin长期致力于开发能够克服生物屏障的智能纳米材料。
球形核酸技术的创新应用
研究团队开发的脂质纳米颗粒球形核酸（LNP-SNAs）代表了递送技术的重大创新。这种直径约50纳米的微型结构采用了独特的多层设计：核心为装载CRISPR编辑工具的脂质纳米颗粒，外层则覆盖着致密排列的短链DNA。
这种设计的巧妙之处在于充分利用了细胞对DNA的天然亲和性。细胞表面的多种受体能够识别并结合DNA分子，从而主动吸收整个纳米结构。更重要的是，通过调整表面DNA的序列，研究人员可以实现对特定细胞类型的精准靶向，大大提高治疗的选择性。
在多种人类和动物细胞的测试中，LNP-SNAs展现出了卓越的性能。与COVID-19疫苗采用的标准脂质颗粒递送系统相比，新型纳米结构的细胞摄取效率提高了三倍，基因编辑成功率同样实现三倍提升。更令人鼓舞的是，精准DNA修复的成功率提高了60%以上，而细胞毒性却显著降低。
结构决定功能的纳米医学新理念
这项研究的意义远不止于技术改进，它深刻阐释了结构纳米医学的核心理念——纳米材料的结构配置往往比其化学成分更能决定其生物学功能。Mirkin团队的发现表明，仅仅通过改变纳米颗粒的几何结构和表面修饰，就能够实现递送效率的数倍提升。
这一原理正在全球范围内引起广泛关注。目前已有超过七种基于球形核酸技术的疗法进入人体临床试验阶段，其中包括临床阶段生物技术公司Flashpoint Therapeutics开发的针对默克尔细胞癌的二期临床试验。这些早期临床数据为新技术的安全性和有效性提供了有力支撑。
研究还揭示了纳米材料与生物系统相互作用的复杂机制。球形DNA结构不仅能够被细胞高效识别和摄取，还能够避免被细胞内的防御机制降解，确保携带的基因编辑工具能够完整地到达作用位点。这种"生物相容性"设计代表了纳米医学发展的新方向。
商业化前景与临床应用展望
基于这项突破性研究，西北大学已经通过其生物技术分拆公司Flashpoint Therapeutics启动了技术商业化进程。该公司正在努力将LNP-SNA平台推向临床试验阶段，目标是在多种疾病治疗中验证这一技术的安全性和有效性。
研究团队设计的模块化平台具有高度的灵活性，可以根据不同的治疗需求进行定制化调整。通过改变表面DNA序列，同一个基础平台可以靶向不同的器官和细胞类型；通过调整核心装载的内容，可以递送各种类型的治疗分子，不仅限于CRISPR系统。
这种通用性使得LNP-SNA技术有望在多个治疗领域发挥作用，包括遗传性疾病、癌症、感染性疾病和退行性疾病。特别是对于那些传统治疗方法难以到达的器官和组织，如中枢神经系统、视网膜等，这种新型递送系统可能开辟全新的治疗可能性。
随着进一步的体内验证和临床试验的开展，这项技术有望在未来几年内实现从实验室到临床的转化，为全球数百万患有遗传性疾病的患者带来新的治疗希望。研究团队表示，下一步将重点关注该系统在多种体内疾病模型中的表现，为后续的人体试验奠定坚实基础。
来源：人工智能学家