为了提高
CRISPR/Cas9介导的基因组编辑的时空特异性，目前已有使用化学和光学手段来控制Cas9活性的方法。化学方法主要是通过小分子药物比如雷帕霉素、多西环素等进行Cas9的活性调控，可能会引起编辑细胞及全身的毒性。相对于化学策略，光学策略由于其非侵入性、具有时空特异性和可逆性等特点，使用光学控制Cas9基因编辑会更有前景。然而目前已有的光学基因编辑系统主要是通过蓝光和紫外光控制，蓝紫光由于其较浅的组织穿透能力，以及潜在的光毒性，很难实现在体内基因编辑的应用。而近红外光由于其穿透能力强，光毒性较小，是光学控制CRISPR/Cas9基因编辑的最佳选择。另外，编码Cas9和sgRNA的质粒通常有10k bp碱基大小，商业化的转染试剂比如lipofectamine 2000/3000在转染小于5k bp碱基的质粒时具有优异的转染效率，然而对于基因编辑系统的质粒，商业化的转染试剂不能获得良好的转染效率。因此，设计一个对基因编辑系统质粒有良好的转染效率，又能利用近红外光控制CRISPR基因编辑的是至关重要的。
2020年1月15日，PNAS在线发表了浙江大学药学院平渊课题组的研究成果：“Near-infrared optogenetic engineering of photothermal nanoCRISPR for programmable genome editing”。 他们报道了一种近红外二区（NIR-II）光控基因编辑系统。
这一系统由阳离子聚合物修饰的金纳米棒材料APC，热敏激活的HSP70启动子启动的CRISPR质粒构成。通过APC将HSP70启动的CRISPR质粒递送进细胞，在NIR-II的控制下，金纳米棒吸收光能转换成局部的热能，通过HSP70启动子启动CRISPR/Cas9的转录和表达。阳离子聚合物修饰的金纳米棒不仅能有效地运送质粒，同时也能高效地实现近红外光-热能的转换，实现近红外二区光控基因编辑和基因的转录调控。
要点1. 该近红外二区光控的材料由高长径比的金纳米棒构成，使用阳离子材料包覆后具有优异的转染效率。
要点2.在不同激光时间的刺激下，Cas9蛋白具有程序性的表达，对目标基因的可控切割。
要点3. 由于NIR-II激光的高穿透性，该系统可用于体内的定点基因编辑。上图为在肝细胞内的光控基因编辑用于
平渊课题组博士生
陈小红、研究助理陈宇轩为本文共同第一作者，平渊研究员为本文的唯一通讯作者。原文链接：
https://www.pnas.org/content/early/2020/01/14/1912220117
DOI: 10.1073/pnas.1912220117
制版人：琪酱
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