众所周知，胆固醇分为
高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）和
低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）两种，前者即所谓的“好胆固醇”；后者则相反，被我们称为“
坏胆固醇”，
LDL-C是评估心脑血管疾病风险的重要指标。由于低密度脂蛋白起着将脂肪等大分子物质运送进血管内皮中的作用，当其水平升高时，大量脂肪就会沉积在血管内皮中引起炎症反应，进而破坏血管的正常结构，造成动脉粥样硬化甚至形成斑块，最终引起心脑血管疾病的发生。因此，一旦
LDL-C水平超标，就要积极采取干预手段，如：管住嘴和迈开腿。但对于那些严重超标的人，这种方法显然在短期内很难产生效果。2021年3月9日，发表在
《美国国家科学院院刊（PNAS）》上的一项最新研究中，来自
美国塔夫茨大学和麻省理工学院-哈佛大学布罗德研究所领导的研究团队改进了基因编辑工具，设计了一种有望治疗高胆固醇的实验性疗法。他们使用一种新设计的脂质纳米颗粒将CRISPR-Cas9 mRNA特异性地靶向小鼠肝脏，仅一次给药，就可以将低密度脂蛋白胆固醇水平降低56.8%，明显要优于已获FDA批准治疗高胆固醇血症的脂质纳米颗粒递送
当然，到目前为止，这些结果只在小鼠中得到了证实。研究人员表示，在知道这种新疗法对人体安全且同样有效前，还需要进行大量的测试。但就目前的结果来看，前景一片光明。
脂质纳米颗粒（Lipid Nanoparticles，简称LNP）是目前比较成熟的技术，用来递送RNA药物、疫苗或基因编辑工具等。已知
血管生成素样3酶（Angptl3）的功能丧失突变与血脂水平降低相关，这种酶会破坏其他有助于分解胆固醇酶（脂肪酶）的活性。Angptl3发生自然突变的人，血液中的甘油三酯和胆固醇水平往往较低，但不会出现其他的健康问题。因此，Angptl3成为治疗人类脂蛋白代谢紊乱的一个潜在治疗靶点。多年来，科学家们一直试图通过有效模拟该基因突变效应的疗法重现这一过程。研究通讯作者、塔夫茨大学的生物医学工程系副教授
Qiaobing Xu说说：“如果我们能敲除Angptl3基因来复制这种情况，那就很有可能找到一种安全且长期有效解决高胆固醇问题的方法。我们只需要确保我们把基因编辑工具递送到肝脏，就可以避免产生副作用。”
Qiaobing Xu在这项研究中，研究人员开发了
携带Cas9 mRNA的脂质纳米颗粒递送系统，称为
306-O12B，在单次注射含有编码CRISPR-Cas9的mRNA并靶向
Angptl3的RNA脂质纳米颗粒后，该系统
介导了野生型小鼠肝脏中特异性且有效的Angptl3基因敲除，
导致动物LDL-C水平降低了多达56.8%，甘油三酯水平降低了约29%。该系统比FDA已批准的
MC-3 LNP（目前的金标准）效率还要高很多。已知MC-3 LNP只能将LDL-C水平最多降低15.7％，将甘油三酯水平最多降低16.3％。
研究人员称，
在9个最重要的预测位点中均未检测到脱靶突变的证据，在肝脏中也未检测到毒性相关的证据。重要的是，仅一次给药，基因组编辑的治疗效果至少稳定了100天。研究人员推测，这种影响应该会持续更长时间，可能只会受到肝细胞代谢缓慢的限制。研究人员还发现，胆固醇和甘油三酯水平的降低是剂量依赖性的，因此可以通过在一次注射中更多或更少的LNP来调整其水平。研究人员表示，设计一个更好的LNP的诀窍在于定制成分，即聚集在一起形成mRNA周围气泡的分子。LNP由长链脂类组成，长链脂质具有带电荷的或极性的头部，该头部被水吸引，碳链的尾部指向包含有效载荷的气泡中间，并且它们之间具有化学连接体。同样存在的还有聚乙二醇，甚至还有一些胆固醇，它们在脂膜中起着正常的作用，使脂膜不易渗漏，从而更好地保持其含量。
研究人员发现，这些成分的性质和相对比例似乎对将mRNA递送到肝脏具有深远的影响。因此他们用头部、尾部和连接物的多种组合以及所有成分之间的比例来测试LNP靶向肝细胞的能力。由于LNP制剂的体外效力很少反映其体内作用，因此他们直接评估了在小鼠体内递送的特异性和效果。这些小鼠的细胞中有一个
报告基因，当基因组编辑发生时，报告基因会亮起红色。最终，他们发现了一个加载了CRISPR mRNA的LNP，它可以照亮小鼠的肝脏，表明它可以特异性且有效地将基因编辑工具递送至肝脏并完成工作。该研究第一作者、Xu实验室的博士后研究员
Min Qiu说：“CRISPR是利用遗传病因治疗疾病的最强大的治疗工具之一。最近，我们已经看到了第一个通过LNP传递的CRISPR治疗人类疾病的临床试验。该试验能系统地编辑人体内的基因。在这项研究中，我们开发的LNP系统具有巨大的临床转化潜力。有了它，我们可以使CRISPR成为一种实用且安全的方法，用于治疗各种肝病或其他疾病。”
论文链接：
https://www.pnas.org/content/118/10/e2020401118
