[size=0.882em]自最早的基因编辑工具问世至今,基因编辑技术已经有近30年的历史了。出格是2012年以来,随着CRISPR的横空出世,基因编辑技术日渐趋于成熟。
[size=0.882em]但是遗憾的是,相对于基因编辑工具自己的快速进化,其递送技术的成长极为缓慢和困难。而递送之于基因编辑治疗的重要性如同火箭之于登月。由于递送技术的滞后成长,体内基因编辑治疗的临床利用困难重重,全部范畴都在期待递送技术的冲破。
[size=0.882em]2020年头,诺奖得主 Jennifer Doudna 在 Nature 杂志颁发综述,系统论述了基因编辑治疗的远景和应战,在展望CRISPR美好利用远景的同时,这位CRISPR技术的奠基人发出了‘递送能够照旧是基因编辑体细胞治疗的最大瓶颈’(Delivery remains perhaps the biggest bottleneck to somatic-cell genome editing)的感慨。
[size=0.882em]近几年来,基因编辑工具自己的成长使人头昏眼花,各类Cas9变体、碱基编辑工具及其变体、Prime Editor等,层见叠出。
[size=0.882em]可是,这些工具的临床利用必须回归到递送,而迄今为止可选的递送工具还是有几十年历史的‘老三件’:AAV、慢病毒以及纳米材料。
[size=0.882em]虽然这些递送载体普遍用于根本研讨,但它们却不太合适间接用于临床。基因编辑的临床利用有着平安性和有用性的两重标准。一方面,病毒载体由于长时候的表达基因编辑酶,会带来平安性上的不肯定性;另一方面,纳米材料则面临效力上的应战。
[size=0.882em]2020年上半年,张锋作为开创人的著名基因编辑治疗科技型企业Editas Medicine实施了首例人体基因编辑治疗的临床研讨(全球首个在体CRISPR基因编辑完成患者给药)。但由于该研讨利用AAV作为载体,CRISPR将持久与患者共存,具有一定的风险。
[size=0.882em]理想的基因编辑递送工具需要兼具瞬时和高效的特点,以确保治疗的平安性和有用性。
[size=0.882em]克日,上海交通大学系统生物医学研讨院的蔡宇伽团队在 Nature 子刊 Nature Biomedical Engineering 杂志上颁发了题为:Lentiviral delivery of co-packaged Cas9 mRNA and a Vegfa-targeting guide RNA prevents wet age-related macular degeneration in mice 的研讨论文。
[size=0.882em]该研讨发现了一种介于病毒载体与非病毒载体之间的类病毒体(virus-like particle, VLP)递送技术。
[size=0.882em]VLP可以递送CRISPR/Cas9 mRNA,实现平安和高效的体内基因编辑。值得一提的是,该技术是我国首个完全自立开辟的原创型基因治疗载体,表现了我国在基因治疗范畴的科技进步。
[size=0.882em]蔡宇伽博士暗示:实现基因编辑酶在体内的瞬时递送是基因治疗科学家的胡想。有了这样的载体,我们可以最大限度地进步基因编辑治疗的平安性,也意味着基因编辑体内治疗离临床利用无穷接近。但是,实现这个胡想并不轻易,也几近没有人相信可以成功。我从博士生时代起头尝试, 到现在成为博士生的导师,经过10年时候的不竭地摸索与堆集,直到比来才获得了焦点冲破。
[size=0.882em]慢病毒载体可以高效传染几近一切的细胞,而非病毒成份mRNA具有瞬时性的特点。蔡宇伽团队操纵mRNA茎环结构与噬菌体衣壳卵白特异识此外道理,经过病毒工程技术,将两者的优点完善的连系起来,缔造了新型递送技术VLP-mRNA。
[size=0.882em]经过VLP-mRNA递送Cas9 mRNA,Cas9的存在时候只要72小时。研讨发现,与长时候表达Cas9的病毒系统相比,VLP-mRNA可以明显下降、甚至完全避免脱靶效应。别的,VLP-mRNA可以递送全部CRISPR元件(Cas9与gRNA),克服了AAV载体运载才能小的限制,甚至可以递送更大的碱基编辑工具。
[size=0.882em]研讨团队还将VLP-mRNA技术用于眼科疾病的治疗。老年性黄斑变性(AMD)是一种退行性眼底疾病。患者表示为中心视力下降、视物变形、周边部或中心视野出现暗点,对老年人的生活 质量形成极大的影响。
[size=0.882em]据统计,西方发财国家中 70 岁 以上的老年人罹患 AMD 者跨越 40%。随着我国老年生齿日渐增加,黄斑变性的病发率也越来越高。别的,糖尿病患者也能够罹糖尿病相关黄斑变性,整体病发率在10%左右。今朝,黄斑变性的治疗方式是VEGF单克隆抗体。但是,抗体需要频频给药;别的,抗体外溢可致使严重的副反应。
[size=0.882em]研讨团队操纵激光引诱的小鼠黄斑变性模子,经过视网膜下腔注射的方式,发现CRISPR特同性的散布在视网膜色素上皮细胞(RPE),而RPE 细胞是眼内VEGF的首要来历。
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VLP递送CRISPR实现了高达44%的Vegfa基因敲除,下降了63%的新生血管面积。二代测序表白VLP-mRNA未引诱出脱靶效应。
[size=0.882em]对于此前报道的AAV递送CRISPR引发的大片断缺失,研讨团队经过三代测序,仅能发现委曲高于布景的信号。值得一提的是,VLP mRNA不管在体外还是在眼内,均未引发免疫反应。这些尝试成果有力支持了CRISPR在黄斑变性基因治疗上的临床利用潜力。
[size=0.882em]总的来说,VLP-mRNA是一种通用型的、瞬时性的CRISPR递送工具,兼具高效战争安的优点。该技术无疑将帮助CRISPR体内基因编辑治疗时代的真正到临,为无药可治或有药难治的遗传性、获得性以及传染性疾病的患者带来新的希望。
[size=0.882em]蔡宇伽研讨员
[size=0.882em]据悉,上海交通大学博士生凌思凯是本文的第一作者,上海交通大学从属第一群众医院眼科临床医学中心的杨仕琪博士、孙晓东教授也为本研讨的完成做出了重要进献。复旦大学从属眼耳鼻喉科医院、瑞金医院、中科院、丹麦奥胡斯大学的科学家介入了本研讨。
[size=0.706em]论文链接:
[size=0.706em]https://www.nature.com/articles/s41551-020-00656-y |