Non‐Viral CRISPR/Cas Gene Editing In Vitro and In Vivo Enabled by Synthetic Nanoparticle Co‐Delivery of Cas9 mRNA and sgRNA

Miller, Jason B.; Zhang, Shuyuan; Kos, Petra; Xiong, Hu; Zhou, Kejin; Perelman, Sofya S.; Zhu, Min; Siegwart, Daniel J.

doi:10.1002/anie.201610209

Cited by 438 publications

(290 citation statements)

References 44 publications

(18 reference statements)

Supporting

Mentioning

278

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Interestingly, the combination of mRNA nanoparticle with the virus was superior to AAV alone, reaching HDR rates in lung cells of ~9%. Recently, a study described the synthesis and development of zwitterionic amino lipids, composed of a sulfobetaine head group and a polyamine linker with hydrophobic tails, that were used to formulate nanoparticles capable of simultaneous in vivo delivery of Cas9 mRNA and sgLoxP to induce expression of floxed tdTomato in the liver, kidneys, and lungs of LSL-TdTomato mice [157]. This study shows the potential of the nanoparticle–RNA platform to accommodate multiple components of CRISPR–Cas9 into a single carrier, and could possibly be extended to also include a donor template.…”

Section: Gene Editingmentioning

confidence: 99%

Advances in the delivery of RNA therapeutics: from concept to clinical reality

2017

View full text Add to dashboard Cite

The rapid expansion of the available genomic data continues to greatly impact biomedical science and medicine. Fulfilling the clinical potential of genetic discoveries requires the development of therapeutics that can specifically modulate the expression of disease-relevant genes. RNA-based drugs, including short interfering RNAs and antisense oligonucleotides, are particularly promising examples of this newer class of biologics. For over two decades, researchers have been trying to overcome major challenges for utilizing such RNAs in a therapeutic context, including intracellular delivery, stability, and immune response activation. This research is finally beginning to bear fruit as the first RNA drugs gain FDA approval and more advance to the final phases of clinical trials. Furthermore, the recent advent of CRISPR, an RNA-guided gene-editing technology, as well as new strides in the delivery of messenger RNA transcribed in vitro, have triggered a major expansion of the RNA-therapeutics field. In this review, we discuss the challenges for clinical translation of RNA-based therapeutics, with an emphasis on recent advances in delivery technologies, and present an overview of the applications of RNA-based drugs for modulation of gene/protein expression and genome editing that are currently being investigated both in the laboratory as well as in the clinic.

show abstract

Section: Gene Editingmentioning

confidence: 99%

Advances in the delivery of RNA therapeutics: from concept to clinical reality

2017

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Basic and clinical investigations are in progress to explore feasibility of innovative genetic and genomic medicine technologies, including transfer of nucleic acids by airway stem/progenitor cells [41,42], zinc finger nuclease-or CRISPR/Cas9-edited human pluripotent stem cells [30,31,32], and nanoparticles [43,44,45], as well as protein replacement via mRNA transfer [46]. Recently, enhanced adenoviral and lentiviral vectors were used to show functional CFTR gene delivery to airways of the CF porcine model [47,48], and the first lentivirus-based clinical trial is scheduled for 2017 [49].…”

Section: Future Directions Relevant To Cf Therapeuticsmentioning

confidence: 99%

Transformative therapies for rare CFTR missense alleles

Oliver

Han

Sorscher

et al. 2017

Current Opinion in Pharmacology

View full text Add to dashboard Cite

With over 1,900 variants reported in the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR), enhanced understanding of cystic fibrosis (CF) genotype-phenotype correlation represents an important and expanding area of research. The potentiator Ivacaftor has proven an effective treatment for a subset of individuals carrying missense variants, particularly those that impact CFTR gating. Therapeutic efforts have recently focused on correcting the basic defect resulting from the common F508del variant, as well as many less frequent missense alleles. Modest enhancement of F508del-CFTR function has been achieved by combining Ivacaftor with Lumacaftor, a compound that aids maturational processing of misfolded CFTR. Continued development of in silico and in vitro models will facilitate CFTR variant characterization and drug testing, thereby elucidating heterogeneity in the molecular pathogenesis, phenotype, and modulator responsiveness of CF.

show abstract

“…dipolar (zvitteriyonik) aminolipidler sentezleyerek nanopartikül hazırlanmasında kullanmışlardır. 58 Elde ettikleri nanopartikülleri CRISPR-Cas9 sistem elementlerinden Cas9 mRNA ve sgRNA taşınma-sında denemişler ve lusiferaz geni çıkartılmış hüc-relerde ve in vivo farelerde deneyerek sentezlenen bu lipitlerin genom düzenleme çalışmalarında uygulanabilirliğini kanıtlamışlardır. Sonuç olarak araştırmacılar geliştirdikleri sistemi yüksek verimli ilk non-viral CRISPR taşıyıcı sistem olarak tanım-lamışlardır.…”

Section: Crispr-cas9 Si̇stemi̇ni̇n Transfeksi̇yon Ve Taşinma Strateji̇leri̇unclassified

From the Immune Response to the Genome Design; CRISPR-Cas9 System: Review

Çetintaş¹,

Kotmakçı²,

Kaymaz³

2017

Turkiye Klinikleri J Med Sci

View full text Add to dashboard Cite

Tur ki ye Kli nik le ri J Med Sci 2017;37(1):27-42 BAĞIŞIKLIK SİSTEMİ OLARAK CRISPR-CasPatojenler, özellikle virüsler, gelişmiş canlılarda olduğu kadar tek hücreli canlılar için de tehdit oluş-turmaktadır. Bu bakımdan tek hücreli canlıların da virüslere karşı genomlarını korumak için bir savunma sistemine sahip olmaları gerekmektedir. Yirmi yıl öncesine kadar, bakterilerin bağışıklık sistemi olarak sadece doğal restriksiyon enzimlerine sahip olduğu biliniyordu. Ancak son yıllarda yapı-lan çalışmalarda, bakterilerin de karşılaştıkları patojenlere karşı kazanılmış bağışıklık sistemi geliştirebildikleri gösterildi. Günümüzde CRISPRCas olarak adlandırılan bu sistemin arkelerin %84'ünde ve bakterilerin ise yaklaşık %45'inde bulunduğu bilinmektedir. 1Prokaryot canlılarda "d dü üz ze en nl li i a ar ra al lı ık kl la ar rl la a b bö ö--l lü ün nm mü üş ş k kı ıs sa a p pa al li in nd dr ro om mi ik k t te ek kr ra ar r k kü üm me el le er ri i" (CRISPR: clustered regularly interspaced short palindromic repeats) adı verilen belirli DNA bölge-leri kazanılmış bağışıklık sisteminin temelini oluşturmaktadır.2,3 CRISPR bölgelerinin tekrarlayan palindromik dizileri ilk olarak Ishino ve ark. tarafından Escherichia coli'de Apoptoz inhibitör protein (IAP: The inhibitory of apoptosis protein) gen dizisi çalışılırken bulunmuştur. 4 IAP geninin dizi analizi sırasında, aşağı akış bölgesinde 29 nük-leotit (nt) tekrar kümeleri ve bu tekrarların arasında 32 nt ara DNA bölgeleri belirlenmiş ancak fonksiyonları anlaşılamamıştır. Sonraki yıllarda yapılan çalışmalar tekrarlayan DNA bölgelerinin çok sayıda bakteri ve arkelerde bulunduğunu, ayrıca bu bölgelerdeki DNA dizilerinin plazmitler, transpozonlar ve bakteriyofajlar gibi ekzojen mobil genetik elementlerle özdeş olduğunu göstermiştir. 5Biyoinformatik analizler CRISPR bölgelerinin, yakınlarında bulunan C Ca as s (CRISPR associated) genleri ile ilişkili olduğunu göstermekle birlikte, birçok Cas geninin nükleaz ve helikaz gen ailelerine benzer diziler içerdiğinin keşfedilmesini sağlamış-tır.3 Bu bulgular CRISPR/Cas sisteminin RNA-aracılı bir savunma sistemi olabileceği hipotezini ortaya çıkartmıştır. Bu hipotez Barrangou ve ark.nın 2007 yılında yapılan çalışmasında doğru-lanmış, CRISPR sekanslarının ve ilişkili Cas proteinlerin bakteriyofaj enfeksiyonuna karşı müdahale yönelttiğini kanıtlamıştır.2 Son 10 yılda RNA-aracılı müdahale olarak CRISPR/Cas mekanizması büyük oranda aydınlatılmıştır.CRISPR bölgelerinin en belirgin özelliği, içer-dikleri tekrarlayan kısa DNA dizileridir (Şekil 1). Palindromik olan bu kısa DNA bölgeleri 5'den 3'e ve 3'den 5'e, her iki yönde de aynı okunan dizilerdir. Palindromik DNA dizi tekrarlarının arasında ise aralayıcı (spacer) adı verilen DNA bölgeleri bulunur. Özgün DNA dizilerinden oluşan aralayıcı bölgeler, kazanılmış bağışıklık sisteminin belleğini oluşturan temel öğelerdir. Bu bölgeler genellikle bir virüsün veya plazmitin nükleik asitlerinden prokaryot genomuna alınır. Prokaryot bir organizma aynı virüs ile tekrar karşılaştığında ise aralayıcı diziler tan...

show abstract

Non‐Viral CRISPR/Cas Gene Editing In Vitro and In Vivo Enabled by Synthetic Nanoparticle Co‐Delivery of Cas9 mRNA and sgRNA

Cited by 438 publications

References 44 publications

Advances in the delivery of RNA therapeutics: from concept to clinical reality

Advances in the delivery of RNA therapeutics: from concept to clinical reality

Transformative therapies for rare CFTR missense alleles

From the Immune Response to the Genome Design; CRISPR-Cas9 System: Review

Contact Info

Product

Resources

About