Nature Biotechnology ： 耐热性GeoCas9与LNP的结合：高效递送与低脱靶风险的体内基因编辑新策略

随着基因编辑技术的不断进步，CRISPR-Cas9系统因其高效、简便和特异性强，成为了近年来最受关注的基因编辑工具之一。CRISPR-Cas9系统依赖于Cas9蛋白与向导RNA (sgRNA) 的协同作用，可以精确地在基因组中特定位点引入双链断裂，并通过细胞自身的修复机制进行基因编辑。该系统在遗传疾病治疗、癌症研究及农业改良等方面展现出巨大的应用潜力。然而，如何安全、有效地将CRISPR-Cas9递送至目标细胞或组织，一直是基因编辑领域亟待解决的问题。

目前，病毒载体是体内递送CRISPR基因编辑工具的主要手段，尤其是腺相关病毒(AAV)载体。然而，病毒载体递送面临一系列挑战，包括反应、基因组插入的潜在风险以及由于编辑工具持续表达导致的脱靶效应。为了解决这些问题，非病毒递送策略应运而生，特别是脂质纳米颗粒(Lipid Nanoparticle, LNP)作为一种非病毒递送工具，因其低免疫原性、可控的递送效率以及在临床应用中的安全性而备受关注。LNP被成功应用于肝脏基因编辑，但其在其他器官的递送效果仍不尽如人意。

在基因编辑领域，利用脂质纳米颗粒(LNP)传递稳定的CRISPR-Cas9核糖核蛋白(Ribonucleoprotein, RNP)正在成为一种高效、低毒且可扩展的体内基因编辑手段。10月16日Nature Biotechnology的研究报道 Lung and liver editing by lipid nanoparticle delivery of a stable CRISPR Cas9 ribonucleoprotein 通过对源自地芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)的耐热性Cas9 (GeoCas9)进行工程化改造，成功设计出改进版GeoCas9 (iGeoCas9)，其基因编辑效率比原始GeoCas9高出百倍以上。利用iGeoCas9 RNP与LNP形成的复合物，团队实现了对多种细胞类型的基因编辑，并在同时递送单链DNA模板时诱导同源重组修复(Homology-Directed Repair, HDR)。通过组织选择性LNP配方，研究人员在小鼠肝脏和肺部实现了16%至37%的基因编辑效率。这一成果表明，耐热性Cas9 RNP-LNP复合物在体内基因编辑中的治疗潜力大大提高。

该研究的重要进展在于通过定向进化方法改造GeoCas9，以增强其编辑效率并扩大其PAM (Protospacer Adjacent Motif) 序列的兼容性。改进后的GeoCas9(iGeoCas9)在小鼠神经前体细胞和人类胚胎肾细胞中显示出显著的基因编辑能力，且对脱靶效应的检测结果非常低。这些研究为CRISPR基因编辑的临床应用提供了新的可能性，尤其是在涉及多种细胞和器官的体内编辑方面。通过该研究，GeoCas9 RNP与LNP的结合展现出广泛的应用前景，为遗传疾病的治疗提供了一种新的、有效且安全的基因编辑工具。