核糖蛋白复合型基因编辑药物的制备及活性研究文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

一、课题研究现状及进展：

CRISPR基因编辑系统是由Cas蛋白家族中的Cas9蛋白和sgRNA（single guide RNA）组成，其中sgRNA由crRNA和tracrRNA共同构成。CRISPR是规律间隔性成簇短回文重复序列的简称，Cas是CRISPR相关蛋白的简称。CRISPR/Cas最初是在细菌体内发现的，是一种原核生物的免疫系统。在自然界中，CRISPR/Cas系统拥有多种类别，其中CRISPR/Cas9系统是研究最深入和应用最成熟的一种类别。

CRISPR/Cas9是炙手可热的基因编辑技术，由RNA引导靶向切割DNA，能够方便、准确、高效地对生物遗传物质DNA进行修饰或编辑。由于其易操作性和高效切割效率，近几年来成为生物学最热门的研究领域之一。如果在基因的上下游各设计一条向导RNA（sgRNA1、sgRNA2），将其与Cas9蛋白一同转入细胞中，Cas9蛋白会使该基因上下游的DNA双链断裂。而生物体自身存在着DNA损伤修复的应答机制，会将断裂上下游两端的序列连接起来，从而实现细胞中目标基因的敲除。如果在此基础上为细胞引入一个修复的模板质粒（供体DNA分子），这样细胞就会按照提供的模板在修复过程中引入片段插入或定点突变。这样就可以实现基因的替换或者突变。随着研究的深入，CRISPR/Cas技术已经被广泛地应用，在动物基因编辑、疾病治疗等领域，具有极为广阔的应用前景。

近年来纳米技术发展，CRISPR/Cas9 系统的非病毒载体在体内和体外都有效地实现了向细胞和组织的递送，纳米载体逐渐成为 CRISPR/Cas9 系统基因治疗的潜力工具，新兴的递送策略也使得CRISPR/Cas9系统的递送更加成熟。

人去铁蛋白纳米笼（HFn）作为一种内源性纳米载体，其生物相容性良好、具有特异性主动靶向以及均一稳定的空腔结构等优势，使得其在肿瘤靶向小分子药物的递送中表现出良好的应用前景。而去铁蛋白纳米笼的弹性空腔结构，提醒我们它可能具有更大的装载潜力，可能在基因治疗甚至蛋白质等生物大分子的靶向递送中发挥进一步应用。

1. 拟研究或解决的问题：

CRISPR/Cas9系统具有高效性、多功能性和简便性，该系统已成为生物医学领域治疗癌症等多种疾病的新策略。然而由于基因水平的修饰存在局限性，CRISPR/Cas9系统的发展仍需要进一步的探索研究。

随着新生物材料技术的发展，开发出递送CRISPR/Cas9系统的生物材料载体需具有高基因编辑效率，高组织/细胞特异性，低免疫原性等优点，生物材料载体的开发将加速 CRISPR/Cas9系统的临床转化，因此合理设计高效递送和靶向定位病灶组织的载体是现阶段的主要任务。

1、多聚赖氨酸修饰后的铁蛋白具有溶酶体逃逸功能

HFn由24个亚单位组合而成，形成外部直径约12nm，内腔8nm的球形笼状结构，其亚基可以在酸性pH下分解，并在中性时通过形状记忆方式重新组装，以此性质作为载体包封药物。但对于需要在胞质内或胞内特定细胞器内发挥作用的基因治疗药物来说，载体的溶酶体逃逸性能是实现其高效且特异递送的前提。在重链铁蛋白HFn亚基上修饰不同数目的赖氨酸（Lys），利用 FTH 的自组装性质从而构建聚赖氨酸修饰的重组去铁蛋白纳米笼载体系统（nLys-HFn）。拟利用蛋白笼表面修饰的聚赖氨酸所具备的溶酶体逃逸特性，帮助 nL-HFn 在经转铁蛋白受体 1（TfR1）介导入胞后，逃出溶酶体而保护其自身及内容物不被降解，进而实现胞质内靶向。