《自然》子刊：刘如谦团队最新突破！全新递送工具部分恢复失明小鼠视力

▎药明康德内容团队编辑

2019年，刘如谦教授团队开发了一种全新的基因编辑技术——先导编辑（prime editing）。在这项技术中，Cas9蛋白与逆转录酶融合而成的特殊蛋白，可以在先导编辑向导RNA（pegRNA）的引导下精准切开DNA链，并根据pegRNA 自带的模板合成DNA。与传统的基因编辑相比，先导编辑可以更加安全地修复大多数已知的致病基因突变。

两年后，刘如谦团队又发布了先导编辑的新版本，在人类细胞中将能够编辑的基因长度从先前的几十对碱基扩展到了数千对碱基，有望以更安全、靶向性更高的方式插入治疗基因，替换致病突变或缺失的基因。 （更多阅读： ）

毫无疑问，先导编辑拓展了精确基因编辑的能力，但要更加充分地发挥该系统在治疗中的潜力，一大挑战是寻找更加安全、高效的载体，从而将其递送至体内的特定细胞中。

2022年，刘如谦团队在一篇《细胞》论文中开发了一种工程化病毒样颗粒（简称eVLP）。eVLP能够向成年动物的多种组织提供治疗水平的碱基编辑蛋白，随之而来的是编辑效果的突破——在一些细胞实验中编辑效率达到了95%。 （更多阅读： ） 不过，当研究团队尝试将eVLP直接应用于先导编辑的递送时，却发现编辑效率非常低。

现在，在一项发表于《自然-生物技术》的最新研究中，刘如谦团队通过对eVLP的改造，开发出递送先导编辑器的eVLP——PE-eVLP。经过进一步优化，PE-eVLP在人类细胞中的编辑效率有了上百倍的提升，并且成功修复了两种遗传性失明小鼠模型眼部的致病突变，部分恢复了小鼠的视力，同时没有检测到脱靶现象。

对于这项进展，刘如谦教授在新闻稿件中表示：“据我们所知，这是蛋白质-RNA复合系统的递送首次在动物体内实现治疗性的先导编辑。”

在最新研究中，研究团队对eVLP蛋白和先导编辑蛋白、RNA机器本身进行了大量改造，从而提升递送和编辑系统的效率。例如，他们改进了先导编辑工具被eVLP包装、与载体分离，以及递送至目标细胞核中的方式。

每一项单独的改进都小幅提升了先导编辑的效率，当这些变化汇总在一起，就产生了更大的影响。与之前递送碱基编辑的eVLP相比，第三代PE-eVLP在人类细胞中的编辑效率最多提升了170倍。

与其他递送方式相比，PE-eVLP具有一系列优势：其对蛋白质货物体积没有严格的限制；可以包装暴露时间最短的基因编辑器——核糖核蛋白，从而尽可能减少脱靶；不含有DNA，因而避免了病毒遗传物质的整合；此外还能特异性靶向不同的细胞类型。

但PE-eVLP的编辑效果究竟如何，还需要动物实验的验证。接下来，刘如谦团队与加州大学尔湾分校的Krzysztof Palczewski团队合作，首先在小鼠中测试了该系统修复两种眼部基因突变的效果：基因Mfrp的突变，会引起视网膜色素变性，导致进行性视网膜病变；另一个基因Rpe65的突变，则与人类Leber先天性黑蒙症导致的失明有关。

▲研究团队利用PE-eVLP对小鼠中枢神经系统进行了编辑（图片来源：参考资料[1]）

在这两种情况下，eVLP修复了小鼠视网膜中高达20%细胞的突变，部分恢复了其视力。研究还指出，装载了先导编辑工具的eVLP可以有效地编辑活体小鼠大脑中的基因。在接受了先导编辑的大脑皮层中，几乎一半的细胞都表现出了基因编辑。

研究团队表示，他们将继续致力于改善eVLP，进而适用于靶向体内其他的组织类型。

在2020年 上，刘如谦教授曾表示：“每一种基因编辑工具和疗法都会找到发挥空间。这些疗法各有长处和短处，无论是基因编辑，基因扩增，还是细胞疗法。这些技术也各不相同，我们的责任是尽最大的努力发挥每种技术的作用，治疗尽可能多的患者。”我们期待，这款最新的工具能够为更多难解疾病提供“一次治疗，终生治愈”的治疗方案。

封面图来源：123RF

参考资料：

[1] An, M., Raguram, A., Du, S.W. et al. Engineered virus-like particles for transient delivery of prime editor ribonucleoprotein complexes in vivo. Nat Biotechnol (2024). https://doi.org/10.1038/s41587-023-02078-y

[2] Researchers engineer in vivo delivery system for prime editing, partially restoring vision in mice. Retrieved January 8, 2024 from https://www.eurekalert.org/news-releases/1030453

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