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想象一下，一种可以直接修改人类DNA的技术，能够治疗或预防那些目前尚无法治愈的遗传疾病。这并非科幻小说中的梦想，而是基因编辑疗法的现实。通过精确地编辑基因组，科学家们可以修正或消除缺陷基因，为遗传性疾病提供持久的治疗方案。
去年，美国食品药品管理局（FDA）批准了一种用于治疗镰状细胞病的CRISPR基因编辑疗法，这是基因编辑迈出的重要一步。然而，大多数此类疗法需要耗费大量时间和资金来进行复杂的干细胞移植过程。这涉及从患者体内提取干细胞，通过基因修饰修复其缺陷，然后再将修饰后的细胞输回体内。这种方法虽然有效，却因其高成本和复杂性而受到限制。
为了解决这一问题，是否有可能实现体内直接对干细胞进行基因修饰呢？德克萨斯大学西南医学中心的研究团队正朝着这个方向努力，并取得了一些振奋人心的突破。其研究成果以题为“In vivo editing of lung stem cells for durable gene correction in mice”的论文发表在《科学》期刊上。
研究人员开发了一种新型的脂质纳米颗粒（LNP），能将基因编辑分子高效递送至特定的器官，特别是肺部。他们发现，这种纳米颗粒可以在一次性治疗后，使基因编辑效果在小鼠的肺部持续将近两年。更重要的是，这项技术有可能纠正囊性纤维化中一种难以治疗的突变。
由于mRNA新冠疫苗的成功，脂质纳米颗粒成为药物递送的一种热门方法。传统的脂质纳米颗粒通常由四种脂质构成，能够携带治疗物质。然而，其往往集中于肝脏，因为它们类似于低密度脂蛋白（LDL），后者天然会被肝脏吸收。
为此，Siegwart团队研发了一种新型的颗粒——选择性器官靶向（SORT）纳米颗粒。除了传统的四种脂质外，SORT纳米颗粒加入了第五种特殊脂质，从而能够将其导向特定器官。第五种脂质改变了纳米颗粒的物理化学性质，使其表面可吸附特定血浆蛋白，因而影响不同组织对这些纳米颗粒的吸收。
输送酯质纳米颗粒到目标器官只是第一步，更关键的是确保它们能够靶向到正确的细胞类型，比如干细胞和祖细胞。对这些细胞进行基因编辑能带来持久的治疗效果。
研究人员在一个基因工程小鼠模型中验证了SORT纳米颗粒的效果。这些小鼠被设计成其基因组在特定的编辑条件下会生成红色荧光蛋白。通过注射携带基因编辑分子的SORT纳米颗粒，并在不同时间点对肺组织进行分析，研究人员观察到红色荧光均匀分布，表明基因编辑的效果持久存在。
在对囊性纤维化的评估中，研究人员将测试重点放在了一种由于基因突变导致的无功能截短蛋白缺陷。通过使用SORT纳米颗粒加载特定基因编辑工具，他们成功校正了这种突变，使氯泵功能恢复超过50%。
这些初步研究结果表明，这一技术或许在未来能够彻底改变囊性纤维化患者的生活。尽管推进到临床应用还需更多动物实验和临床研究，这一突破为遗传疾病患者带来了新的希望。美国国家生物医学成像与生物工程研究所的Jermont Chen博士指出：“这项研究的方法有可能为遗传疾病患者提供长期有效的治疗。”
总之，基因编辑技术的潜力极其巨大，未来的医疗创新亦因此有了新的可能。随着研究的深入，我们有望看到更多遗传性疾病被治愈，患者的生活质量将显著提升。
参考资料：
Yehui Sun et al. In vivo editing of lung stem cells for durable gene correction in mice. Science, 2024, doi:10.1126/science.adk9428.
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