CRISPR是细菌和古菌的防御系统，在此基础上开发的CRISPR-Cas9基因编辑技术由两部分组成，其中Cas9核酸酶负责切割并导致DNA双链断裂，而向导RNA（gRNA）被设计用来引导Cas9靶向特定DNA序列。一旦产生DNA双链断裂，基因组会通过非同源末端连接（NHEJ）或同源定向修复（HDR）途径来修复，在这个过程中会在目标位点诱导基因编辑，实现特定基因的敲除或敲入。
目前，全世界已有数十项使用CRISPR-Cas系统的人体临床试验正在进行中，包括针对镰状细胞病、β-地中海贫血等罕见遗传疾病，以及一些治疗癌症的新型CAR-T细胞疗法等等。
尽管CRISPR-Cas系统在疾病治疗中前景巨大，但该系统在治疗中枢神经系统（CNS）疾病方面的应用受到了血脑屏障（BBB）的限制。据估计，超过98%的小分子药物和近100%的大分子药物无法穿越血脑屏障，这包括CRISPR-Cas系统。
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尝试克服这一挑战的努力包括使用腺相关病毒（AAV）载体进行递送，例如AAV9，但其在穿越血脑屏障方面仍然效率不足。
近日，美国博伊西州立大学的研究人员在PNAS Nexus期刊发表了题为：Genetic modulation of the HTR2A gene reduces anxiety-related behavior in mice的研究论文。
该研究报道了一种非侵入性CRISPR-Cas9递送平台，使用AAV9通过鼻内吸入给药，能够绕过血脑屏障，进入中枢神经系统（CNS），进而靶向调控神经元5HT-2A受体通路，显著改善小鼠焦虑症状。这种CRISPR-Cas9无创中枢神经系统递送对于开发下一代精神药物具有主要意义，特别是治疗难治性焦虑或抑郁症患者。
5-羟色胺（5HT）是一种重要的神经递质，它在大脑中发挥作用，赋予我们感受快乐和幸福的能力，因此也被称为“快乐神经递质”。5-羟色胺系统参与人体广泛的生理功能，包括调节大脑的记忆、认知、情感、学习和成瘾性，该系统的失调可能会引起多种精神类疾病，包括抑郁症、焦虑、精神分裂症、躁郁症、双相障碍、偏头痛等。
目前，最新一代的抗抑郁症药物——5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRI），其通过选择性阻断5-羟色胺转运体（SERT），抑制对5-羟色胺的再摄取，提升大脑内5-羟色胺水平，从而改善抑郁、焦虑症状。但其需要数周甚至更长时间才能显示出疗效，此外，这类药物还具有一系列潜在副作用，还需要每天给药。
因此，迫切需要更新、更有效的治疗药物来治疗焦虑和抑郁。
5HT-2A受体与焦虑和抑郁都有关系，在这项最新研究中，研究团队以5HT-2A受体为靶标，探索了使用AAV载体递送CRISPR-Cas9基因编辑系统通过鼻子吸入靶向神经元中HTR2A基因（表达5HT-2A受体）的效果。其中Cas9和gRNA分别使用两个AAV9载体装载。
结果显示，鼻内给药AAV-CRISPR-Cas9可有效穿越小鼠的血脑屏障，到达中枢神经系统（CNS），并有效降低5HT-2A受体的表达水平。
具体来说，鼻内给药后，HTR2A基因的mRNA水平减少了8.46倍，5HT-2A受体表达水平相应减少了68%。此外，接受治疗的小鼠的焦虑样行为显著减少。
该研究首次成功展示了一种非侵入性CRISPR-Cas9递送平台，该平台使用AAV9通过鼻内吸入给药，能够绕过血脑屏障，进入中枢神经系统（CNS），进而调节神经元5HT-2A受体通路。
这些研究结果为开发针对广泛神经系统疾病（包括焦虑、抑郁、注意力缺陷和认知功能障碍等等）的创新治疗策略奠定了基础，这种CRISPR-Cas9无创中枢神经系统递送对于开发下一代精神药物具有主要意义，特别是治疗难治性焦虑或抑郁症患者。
