“这太令人惊讶了。”中国医学科学院病原生物学研究所微生物学家江峰说，“这是一个巨大的突破。”
据《自然》报道，这项新研究可能提供了一种新的蛋白质类药物给药方法，但在将其用于人体之前还需要更多测试。随着进一步优化，该方法有望提供CRISPR-Cas9基因组编辑所需的元件。
CRISPR的医学应用目前受到如何将药物送至细胞的挑战。“基因编辑的主要瓶颈之一是递送。”论文通讯作者、美国麻省理工学院-哈佛布罗德研究所分子生物学家张锋说。
张锋介绍，有限的选择让大多数临床试验只能编辑肝脏、眼睛或血液细胞的基因组，因为这些细胞可以使用目前的递送方法。“我们之所以没有看到大脑或肾脏疾病得到治疗，是因为没有良好的递送系统。”
当张锋和合作者寻找将蛋白质运送到人类细胞的方法时，他们对一种不寻常的细菌有了更多了解。这种细菌演化出了与寄主细胞互动的递送系统，例如类似于注射器的机制能通过驱动一个刺突穿过细胞膜，将蛋白质注射到细胞里。
通常情况下，这种细菌生活在线虫体内，并使用“注射器”将毒素输送到被线虫感染的昆虫细胞中。“这种细菌可以被视为杀死昆虫的枪。”论文作者之一、麻省理工学院分子生物学家JosephKreiz说。
张锋实验室的研究人员设计了Photorhabdusasymbiotica分子注射器。他们把注意力集中于注射器的一个结构域——通常与昆虫细胞上的一种蛋白质结合，并使用人工智能程序“阿尔法折叠”加以改造，使其能识别小鼠和实验室培养的人类细胞。
随后，他们在注射器中装载各种蛋白质，包括Cas9和可用于杀死癌细胞的毒素等，并将它们输送到实验室培养的人类细胞和小鼠大脑中。
“该系统能将Cas9运送到细胞中，说明了技术的灵活性，因为Cas9蛋白质比注射器通常装载的蛋白质大5倍。”Kreiz说。
“类似于早期的CRISPR-Cas9研究，细菌注射器只有少数实验室在探索，它们在微生物生态学中的作用刚开始被了解。”以色列耶路撒冷希伯莱大学计算微生物学家AsafLevy说，“然而，它们可能会给医学带来变革性的影响。”
《中国科学报》(2023-03-31第2版国际原标题为《分子注射器将蛋白质送入人体细胞》)