病载体在基因编辑和基因治疗方面具有巨大潜力，但迫切需要开发质量控制方法，以尽量减少对患者的潜在副作用。为了解决这个问题，来自日本的研究人员开发了一种基于纳米传感的方法，可以在单粒子水平上区分功能性和有缺陷的病载体。这种方便且廉价的技术有望让我们更接近治疗遗传疾病的先进技术。

在过去的几十年里，基因作技术取得了显著的进步，使我们更接近于在体内修改基因的水平。这些工具将为基因治疗开辟道路，开启医学的新时代。迄今为止，最有前景的基因治疗策略是利用病中现有的分子机制。

尤其是腺相关病 (AAV) 载体，由于其有望成为 COVID-19 等疾病的核酸疫苗，最近引起了科学界的极大关注。然而，在 AAV 载体制造过程中，一些颗粒可能只携带预期基因组的部分副本，而另一些颗粒则可能是空的。这些有缺陷的载体可能会导致意想不到的副作用，这凸显了在生产过程中迫切需要强有力的质量控制方法。

为了应对这一挑战，日本的一个研究小组最近报告了一种用于测量病载体特征的新型纳米传感技术。他们的研究成果发表在他们最新的论文中，该论文于 2024 年 6 月 5 日在线发表在A Nano上。

该团队成员包括大阪大学产业科学研究所的筒井真须副教授、河井智二教授、名古屋大学纳米生命系统研究所的有马彰秀讲师、名古屋大学未来社会创新研究院纳米生命系统研究所特任教授马场义伸、东京大学医科学研究所的项目研究员和田美佳子、常川裕二助理教授和冈田隆史教授。

所提出的方法涉及在将电压差施加到含有 AAV 的溶液时测量流过纳米孔开口的离子电流。当纳米孔畅通无阻时，测量到的离子电流相对恒定。但是当病颗粒穿过纳米孔时，离子流会在短时间内被部分阻塞，从而在离子电流读数中产生尖峰或脉冲。

有趣的是，由于具有完整基因组的 AAV 载体比空的或部分填充的载体更重且体积略大，因此当它们通过纳米孔时可以区分它们 - 有缺陷的载体会在测量的离子电流中产生与全基因组载体明显不同的“特征”。

研究团队通过实验、有限元模拟和理论分析验证了这一点。“通过设计具有最佳结构的传感器，我们首次确定了由基因引起的病载体尺寸亚纳米级差异，”Tsutsui 解释道。

该技术可以方便、廉价地控制 AAV 载体的质量，迄今为止，这依赖于质谱法、透射电子显微镜和分析超速离心等复杂方法。

Tsunekawa 强调说：“这项研究可能为医学带来革命，因为它提供了一种制备超高品质 AAV 载体的工具，可用于安全有效的基因治疗。”他补充道：“这可能是开发 AAV 载体生产和纯化系统的关键。”

此外，除了 AAV 载体之外，这种方法还有望用于研究其他类型的病载体，有可能为有效的基因治疗开辟新途径并增进我们对病生物学的了解。此外，确保临床使用的 AAV 载体的高质量可以降低患者剂量，从而最大限度地减少副作用。