Angew. Chem. ：动态调控型超分子基因编辑递送系统用于降低组织脱靶编辑

基于规律成簇的间隔短回文重复序列及其相关蛋白9（CRISPR/Cas9）的基因编辑疗法在一系列遗传性或非遗传性疾病治疗领域中展现出广阔的应用前景，但因递送载体在体内非特异性分布所导致的组织脱靶编辑问题，限制了其在体内进行安全有效的基因编辑治疗。因此，开发稳定高效的策略来精准调控CRISPR/Cas9活性，降低靶组织的脱靶效应，对提高基因编辑治疗的安全性和有效性，具有重大的研究意义。

近日，浙江大学药学院平渊教授团队和化学系黄飞鹤教授团队提出了“超分子基因编辑”的概念，即联合基因编辑生物大分子靶向递送与主客分子介导的翻译后调控，实现了基因编辑系统对多胺水平异常的靶组织和正常组织的辨别，有效地克服了基因编辑肿瘤治疗过程中的组织脱靶问题，提高了基因编辑的精准性和安全性。

该系统首先利将主分子化合物葫芦脲[7](CB[7])化学偶联至阳离子二硫聚合物（CPD），构建阳离子超分子聚合物载体(CPS)。CPS分别通过静电及主-客超分子作用，实现了装载编码不稳态Cas9变体的质粒（dsCas9）及可稳定Cas9变体的甲氧苄啶（TMP）的装载，形成TMP@CPS/dsCas9复合物。当TMP@CPS/dsCas9复合物递送至肿瘤细胞胞内后，还原性谷胱甘肽（GSH）触发CPS中的二硫键断裂并释放dsCas9质粒；同时，肿瘤细胞高浓度多胺（包括静胺，亚精胺和辅胺）和CB[7]产生更强主客体识别作用，置换释放出TMP，TMP可使其稳定表达Cas9变体不被泛素介导的蛋白酶降解，通过实现基因编辑功能的“开启”对肿瘤细胞进行精准的基因编辑。而在正常细胞内，由于多胺浓度远低于肿瘤细胞，因此不能置换释放出TMP，所表达的表达Cas9变体将被被泛素-蛋白酶体途径降解，而无法发挥其基因编辑功能。

在体内实验中，针对高表达致癌基因Polo样激酶1（PLK1），该基因编辑递送系统有效在肿瘤细胞中“开启”基因编辑功能，因此可实现对肿瘤细胞的PLK1位点编辑，抑制肿瘤生长。对于脱靶递送至健康组织中的TMP@CPS/dsCas9复合物，所表达的dsCas9被泛素-蛋白酶体途径降解，从而“关闭”基因编辑功能。研究结果显示，在小鼠肝部、肺部、脾脏等健康组织的脱靶基因编辑显著降低，有效提高了其治疗安全性。

该工作基于靶向递送与超分子介导的翻译后调控，利用肿瘤细胞和正常细胞胞内微环境的差异，实现了基因编辑器的靶向递送及激活，实现基因编辑生物大分子安全高效递送同时，有效降低了组织水平的脱靶编辑，为肿瘤基因编辑疗法的精准递送与治疗提供了新思路与新方法。

论文信息

Supramolecular Genome Editing: Targeted Delivery and Endogenous Activation of CRISPR/Cas9 by Dynamic Host-Guest Recognition

Bowen Li, Qing Li, Zidan Qi, Zhiyao Li, Xiaojie Yan, Yuan Chen, Xiaojie Xu, Qi Pan, Yuxuan Chen, Feihe Huang*, Yuan Ping*

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202316323