基因编辑作为时下最热门的技术之一，为治疗难治性疾病带来了新的希望。很多人对于基因编辑这个理念并不是很理解，其实简单的说，基因编辑就是通过开发一些核酸内切酶，即“分子剪刀“，通过分子剪刀对基因进行敲除和调整。
目前应用较为广泛的基因编辑为
CRISPR/Cas9。CRISPR/Cas9可以利用蛋白靶向切割DNA，引发DNA双链断裂，然后细胞通过非同源末端连接修复（如通过向体内递送外源的单链RNA）完成DNA自身修复，最终实现基因敲除的目的。当致病基因被敲除，疾病也能得到改善。所以，基因编辑的核心就是要将“分子剪刀”和单链RNA 靶向输送到目标基因组位置。
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Cas9蛋白是一种非病毒的基因编辑工具，具有高DNA剪切活性、低脱靶效应和利于制备等优点，而且它不依赖于转录或翻译细胞机制，是一种高效的基因编辑工具。但是Cas9蛋白的应用也面临一些挑战，如较高的细胞毒性、体内稳定性差、缺乏组织/细胞靶向能力等。
为了解决这些问题，威斯康星大学麦迪逊分校的Shaoqin Gong、Masatoshi Suzuki、Bikash R. Pattnaik和Krishanu Saha合作“定制”了一种可实现体内外高效递送Cas9蛋白和单链RNA共价结合复合物的纳米载体。由于复合物表面电荷分布复杂，因此传统的脂质体不能有效负载。于是作者同时引入带正电和带负电的单体，通过静电相互作用在复合物表面形成一层单体层，随后可进行自由基共聚；与此同时，体系中还有含咪唑的单体，利于载体从内含体逃逸；谷胱甘肽（GSH）响应的交联剂，可实现载体在胞内的解离以及复合物的释放；含有可聚合PEG，提高纳米载体在体内的循环稳定性，若是PEG末端连接靶向肽、穿膜肽、成像探针等，纳米载体会具有更多功能性。
图示：(a)由于Cas9蛋白表面氨基酸残基和共价键接的负电单链RNA导致复合物具有非均质表面电荷；通过原位自由基聚合制备的共价交联且可生物降解的复合物纳米载体的示意图；(b)复合物的细胞摄取和亚细胞释放的机理示意图
作者优化了负/正电单体比例、咪唑单体含量、交联剂含量，并证明含咪唑基团单体的引入能显著提高载体从内含体的逃逸。然后作者研究了该载体体内外基因编辑的效果，并与商用的脂质体进行对比，发现，该纳米载体的基因编辑效果(79.1 ± 0.6%)比单一复合物(1.6 ± 0.5%)和商用脂质体(79.1 ± 0.6%)都高。且该载体在冻干后还能实现高浓度的重新分散，同时保留90%的效果，是脂质体不能达到的。
在PEG末端引入功能肽后，载体的细胞摄取效率提高了1.5倍，因此进一步提高了HEK 293细胞和人类胚胎干细胞（一种很难转染的细胞类型）的基因编辑效率。因为全世界有超过200万人受到眼睛单基因疾病的影响，作者又评估了载体对视网膜色素上皮细胞的基因编辑效果，发现视网膜下注射后，修饰有功能肽的载体比其他组载体有更优的基因编辑效率。
图示：(c) 体外利用HEK 293细胞优化纳米载体的合成；纳米载体的(d)TEM照片和(e)DLS；(f)Cas9蛋白、单一复合物以及纳米载体的粒径及电位
图示： (a)在不同GSH浓度下载体的稳定性和响应性；(b)转录6 h后载体在HEK 293细胞内分布的激光共聚焦照片；(c)单一复合物、优化的脂质体以及制备的载体对mCherry-HEK 293细胞的基因编辑；(d)脂质体和制备载体的细胞毒性；(e)冻干后载体的基因编辑效率
图示： (a)Ai14小鼠的基因编辑示意图；(b) 视网膜下注射靶向RPE细胞的基因编辑工具的示意图；(c)NC-ATRA的示意图；(d)通过量化分布有基因编辑工具的面积占整个RPE面积的百分比评价基因编辑效果；(e)全载RPE的制备示意图（top）和注射12天后tdTomato+ 信号的代表性照片（black）；(f) 肌内注射基因组编辑工具的示意图；(g)肌内注射PBS、单一复合物和纳米载体12天后肌肉组织的照片；(h) 通过量化分布有基因编辑工具的面积占整个肌肉组织面积的百分比评价基因编辑效果
经过重新研究的
基因编辑技术，将会大大提高基因编辑准确度，并减少脱靶的可能性，这是一项伟大的研究，让我们共同期待它应用到临床的那一天。
