将基因编辑剂作为核糖核蛋白在体内递送的方法可以提供优于核酸递送方法的安全优势。
2022年1月11日，美国博德研究所刘如谦（David R. Liu）团队在Cell 在线发表题为“Engineered virus-like particles for efficient in vivo delivery of therapeutic proteins”的研究论文，该研究报告了工程化的无 DNA 病毒样颗粒 (eVLP) 的开发和应用，该颗粒可有效地包装和传递碱基编辑器或 Cas9 核糖核蛋白。通过设计 VLP 以克服货物包装、释放和局部化瓶颈，开发了第四代 eVLP，可在几种主要的小鼠和人类细胞类型中进行有效的碱基编辑。在 eVLP 中使用不同的糖蛋白会改变它们的细胞趋向性。
将 eVLP 单次注射到小鼠体内支持治疗水平的多个组织中的碱基编辑，在 63% 的肝脏编辑后将血清 Pcsk9 水平降低 78%，并在遗传性失明的小鼠模型中部分恢复视觉功能。来自 eVLP 的体外和体内脱靶编辑几乎未被检测到，这是对 AAV 或质粒递送的改进。这些结果确立了 eVLP 作为治疗性大分子递送的有前途的载体，它结合了病毒和非病毒递送的关键优势。
最近开发的基因编辑技术能够精确操纵活生物体中的基因组 DNA，并提高了治疗许多遗传疾病的根本原因的可能性。碱基编辑器 (BE) 介导有针对性的单核苷酸转换，而不需要双链 DNA 断裂 (DSB)，从而最大限度地减少编辑的不良后果，例如插入缺失、大缺失，易位、染色体碎裂或其他染色体异常。原则上，胞嘧啶碱基编辑器 (CBE) 和腺嘌呤碱基编辑器 (ABE)可以共同纠正大多数已知的致病单-核苷酸变体。已经应用 BE 来纠正小鼠和非人类灵长类动物的致病点突变和拯救疾病表型，强调了体内碱基编辑作为治疗策略的潜力。
体内碱基编辑的广泛治疗应用需要安全有效的方法将 BE 传递到多个组织和器官。迄今为止报道的体内递送 BE 的最有效方法涉及使用病毒，例如腺相关病毒 (AAV)，将编码 BE 的 DNA 递送至靶组织。然而，DNA 编码编辑剂的病毒递送导致转导细胞中的表达延长，这增加了脱靶编辑的频率。此外，DNA 的病毒递送提高了病毒载体整合到转导细胞基因组中的可能性，这两者都可以促进肿瘤发生。病毒递送的这些缺点促使开发用于体内递送 BE 的替代策略。
在体内递送基因编辑剂的理想方法是直接递送蛋白质或核糖核蛋白 (RNP) 而不是 DNA。细胞中 RNP 的短寿命限制了脱靶编辑的机会，递送 BE RNP 而不是编码 BE 的 DNA 或 mRNA 会导致脱靶编辑的显著减少，通常不会牺牲低靶编辑效率。虽然已经报道了在局部施用脂质包裹的 BE RNP 后，在小鼠内耳和视网膜中成功进行了碱基编辑，但没有可推广的将 BE RNPs 递送至先前已经报道了体内多个组织和器官。
文章模式图（图源自Cell ）
病毒样颗粒 (VLP) 是可以感染细胞但缺乏病毒遗传物质的病毒蛋白组装体，已成为作为 RNP 传递基因编辑剂的潜在有前途的载体。递送 RNP 货物的 VLP 利用了病毒递送的效率和组织靶向优势，但避免了与病毒基因组整合和编辑剂延长表达相关的风险。然而，迄今为止，用于传递基因编辑剂 RNP 的现有 VLP 介导的策略仅支持适度的编辑效率，而体内治疗效果的验证有限。事实上，以前没有报道过使用 RNP 包装 VLP 进行的体内基因编辑的治疗水平。
在这里，该研究描述了 eVLPs 的开发和应用，这是一个工程化的 VLP 平台，用于包装和递送体外和体内治疗性 RNP，包括碱基编辑器和 Cas9 核酸酶，从而提供病毒和非病毒递送策略的关键优势。与基于先前报道的 VLP 的初始设计相比，广泛的 VLP 架构工程产生了第四代 (v4) eVLP，其封装的 BE RNP 平均增加了 16 倍。这些 v4 eVLP 可在多种细胞类型（包括多种永生化细胞系、原代人和小鼠成纤维细胞以及原代人 T 细胞）中实现高效的碱基编辑，并最大限度地减少脱靶编辑；与先前报道的 Cas9-VLP 相比，将 Cas9 核酸酶提高 4.7 倍介导的插入缺失形成。
将 eVLP 单次注射到小鼠体内可介导大脑、肝脏和视网膜等多个器官中各种靶基因的有效碱基编辑。在肝脏中，eVLP 强烈降低了血清 Pcsk9 水平，并且在视网膜中，eVLP 在遗传性失明小鼠模型中部分恢复了视觉功能。总之，该研究结果将 eVLPs 确立为一个平台，用于在体内瞬时递送基因编辑剂，具有治疗相关的效率，并将脱靶编辑或 DNA 整合的风险降至最低，并且同样可以实现其他蛋白质和 RNPs 的有效体内递送。
参考消息：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)01484-7
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