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Microenvironment-Responsive Delivery of the Cas9 RNA-Guided Endonuclease for Efficient Genome Editing.
Bioconjugate Chemistry ( IF 4.0 ) Pub Date : 2019-03-06 , DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.9b00022 Jun Yin 1 , Shan Hou 1 , Qun Wang 1 , Lichen Bao 1 , Dingkang Liu 1 , Yali Yue 1 , Wenbing Yao 1 , Xiangdong Gao 1
Bioconjugate Chemistry ( IF 4.0 ) Pub Date : 2019-03-06 , DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.9b00022 Jun Yin 1 , Shan Hou 1 , Qun Wang 1 , Lichen Bao 1 , Dingkang Liu 1 , Yali Yue 1 , Wenbing Yao 1 , Xiangdong Gao 1
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Successful and efficient delivery of Cas9 protein and gRNA into cells is critical for genome editing and its therapeutic application. In this study, we developed an improved supercharged polypeptide (SCP) mediated delivery system based on dithiocyclopeptide linker to realize the effective genome editing in tumor cells. The fusion protein Cas9-linker-SCP (Cas9-LS) forms positively charged complexes with gRNA in vitro to provide possibilities for gRNA delivery into cells. Under the microenvironment of tumor cells, the dithiocyclopeptide linker, containing matrix metalloproteinase 2 (MMP-2) sensitive sequence and an intramolecular disulfide bond, can be completely disconnected to promote the release of Cas9 protein with the nuclear localization sequence (NLS) in the cytoplasm and transfer to the cell nucleus for highly efficient genome editing, resulting in an obvious increase of indel efficiency in comparison to fusion protein without dithiocyclopeptide linker (Cas9-SCP). Furthermore, Cas9-LS shows no significant cytotoxicity and minimal hemolytic activity. We envision that the microenvironment-responsive Cas9 protein delivery system can facilitate more efficient genome editing in tumor cells.
中文翻译：
Cas9 RNA 引导核酸内切酶的微环境响应式递送，用于高效基因组编辑。
将 Cas9 蛋白和 gRNA 成功高效地递送至细胞对于基因组编辑及其治疗应用至关重要。在本研究中，我们开发了一种基于二硫代环肽接头的改进的增压多肽（SCP）介导的递送系统，以实现肿瘤细胞中的有效基因组编辑。融合蛋白 Cas9-linker-SCP (Cas9-LS) 在体外与 gRNA 形成带正电荷的复合物，为 gRNA 递送至细胞提供了可能性。在肿瘤细胞微环境下，含有基质金属蛋白酶2（MMP-2）敏感序列和分子内二硫键的二硫代环肽接头可以完全断开，促进Cas9蛋白与细胞质中的核定位序列（NLS）释放并转移至细胞核进行高效基因组编辑，与无二硫环肽接头的融合蛋白（Cas9-SCP）相比，插入/缺失效率明显提高。此外，Cas9-LS 没有表现出明显的细胞毒性和最小的溶血活性。我们设想微环境响应性 Cas9 蛋白递送系统可以促进肿瘤细胞中更有效的基因组编辑。
更新日期：2019-02-25
中文翻译：
Cas9 RNA 引导核酸内切酶的微环境响应式递送，用于高效基因组编辑。
将 Cas9 蛋白和 gRNA 成功高效地递送至细胞对于基因组编辑及其治疗应用至关重要。在本研究中，我们开发了一种基于二硫代环肽接头的改进的增压多肽（SCP）介导的递送系统，以实现肿瘤细胞中的有效基因组编辑。融合蛋白 Cas9-linker-SCP (Cas9-LS) 在体外与 gRNA 形成带正电荷的复合物，为 gRNA 递送至细胞提供了可能性。在肿瘤细胞微环境下，含有基质金属蛋白酶2（MMP-2）敏感序列和分子内二硫键的二硫代环肽接头可以完全断开，促进Cas9蛋白与细胞质中的核定位序列（NLS）释放并转移至细胞核进行高效基因组编辑，与无二硫环肽接头的融合蛋白（Cas9-SCP）相比，插入/缺失效率明显提高。此外，Cas9-LS 没有表现出明显的细胞毒性和最小的溶血活性。我们设想微环境响应性 Cas9 蛋白递送系统可以促进肿瘤细胞中更有效的基因组编辑。
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