Science子刊：挑战阿尔茨海默病，外泌体递送技术有“新突破”

目前临床使用的治疗性蛋白（单抗、细胞因子）大都在细胞外起作用。但大多数疾病是由某些蛋白质/基因突变，或其在细胞内的功能障碍引起的，所以需要将治疗性蛋白质输送到细胞内。

近日，Science Translational Medicine上线了一篇论文，作者设计了一种名为MAPLEX的外泌体递送系统。在该系统中，货物蛋白与光切割蛋白mMaple3融合，然后与外泌体标记蛋白融合。将融合产物在体外细胞中过度表达，并在外泌体中积累，然后对外泌体进行纯化并暴露于405nm光下，切割mMaple3后将货物蛋白释放到外泌体内空间。

在两种阿尔茨海默病（AD）小鼠模型的皮质神经元中，鼻内给药（MAPLEX携带 dCas9核糖核蛋白复合物） 后可通过对Bace1启动子的表观遗传编辑来降低Aβ水平，表明MAPLEX系统递送治疗性蛋白的潜力。

图1. 研究流程

具体来说，研究人员首先将mMaple3与外泌体标记物和货物蛋白结合，构建了光诱导货物蛋白释放系统。随后，研究人员通过实验证实，货物蛋白可以通过405nm光照射，从外泌体膜释放到外泌体内空间。

图2. 构建光诱导货物蛋白释放系统

接下来，研究人员发现MAPLEXs可被受体细胞内化，且从外泌体膜释放货物蛋白在受体细胞吸收后增强了它们的功能。

图3. MAPLEXs从外泌体膜释放货物蛋白

然后，研究人员评估了MAPLEX在体内递送货物蛋白的能力。结果发现，MAPLEX系统可以穿过血脑屏障，并将货物蛋白递送至小鼠大脑中的神经元，从而导致基因重组。

基于上述结果，研究人员接下来在AD小鼠中测试了MAPLEX的活性。结果发现，MAPLEX介导的sg Bace1-dCas9-D3A递送成功诱导了靶向CpG位点的甲基化，降低了Bace1的表达，并减少了两种AD小鼠（3xTg-AD和5xFAD）的识别记忆障碍和淀粉样蛋白病理学。此外，MAPLEX介导的表观基因组编辑可以在最后一次注射后持续3周。

图4. MAPLEX介导的AD小鼠模型中的靶向表观基因组编辑

论文通讯作者Sungkyunkwan大学Cho Dong-kyu教授表示：“这种新型递送系统可以在不使用病毒的情况下，有效地将各种治疗性蛋白质递送到细胞中。通过该系统，我们可以进行基于CRISPR的基因编辑，以及各种治疗性蛋白质的递送，这将使各种疾病的治疗方法的开发成为可能。”

注：文章图片均来自论文

参考资料：

[1]Jihoon Han et al. Engineered exosomes with a photoinducible protein delivery system enable CRISPR-Cas–based epigenome editing in Alzheimer’s disease. Science Translational Medicine（2024）

https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.adi4830

[2]https://www.ibric.org/bric/trend/bio-news.do?mode=view&articleNo=9920266#!/list

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