新遞送系統(tǒng)把“基因剪刀”安全送進體內(nèi) 可降低基因編輯脫靶風(fēng)險

1月12日，《自然·生物技術(shù)》雜志發(fā)表了上海交通大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院蔡宇伽教授和復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院洪佳旭副主任醫(yī)師在基因編輯治療領(lǐng)域取得的重大突破：他們研發(fā)出一種能將基因編輯工具遞送到體內(nèi)的原創(chuàng)技術(shù)，首次在動物體內(nèi)清除了潛伏在三叉神經(jīng)節(jié)內(nèi)的單純皰疹病毒(HSV)，有望用基因療法治愈病毒性角膜炎。

新技術(shù)有效性獲得動物實驗驗證

基因編輯技術(shù)發(fā)展至今已有近30年的歷史，為從根本層面上解決疾病成因提供了可能性。要能實現(xiàn)精確的基因編輯以達到治療效果，不僅需要合適的基因編輯工具，更需要高效且瞬時的遞送技術(shù)，將工具準確地引導(dǎo)至作用靶點，以確保治療的安全性和有效性。

“目前，相對于基因編輯工具的快速進化，遞送技術(shù)的發(fā)展卻極其緩慢而困難。”蔡宇伽表示，他們研發(fā)出全球首創(chuàng)的基因治療遞送載體——類病毒體-mRNA(VLP-mRNA)。作為一種慢病毒載體，它可以高效感染幾乎所有的細胞，而其中的非病毒成分mRNA又具備瞬時表達的特點。該技術(shù)解決了對體細胞進行基因編輯治療的最大技術(shù)瓶頸——遞送技術(shù)，有望打通基因編輯體內(nèi)治療的最后一公里。

HSV的唯一自然宿主就是人類。因此，HSV在人群中的感染極為普遍，至今仍是尚未被攻克的醫(yī)學(xué)難題。HSV根據(jù)抗原特性不同可分為HSV-1和HSV-2兩種血清型，若眼角膜被HSV-1感染，會引起皰疹性基質(zhì)性角膜炎(HSK)，成為導(dǎo)致感染性失明的首要原因。

部分病毒性角膜炎患者能通過接受移植恢復(fù)角膜透明，但移植后容易復(fù)發(fā)。在全球范圍內(nèi)，估計每年有150萬個角膜HSV復(fù)發(fā)案例，至少造成4萬人失明。如何在保證安全的基礎(chǔ)上，直接降解病毒的基因組，甚至從根源上“剔”除潛伏的HSV，就成了亟待解決的問題。

HSV-1在角膜上皮原發(fā)性感染并生產(chǎn)復(fù)制后，會沿逆行方向通過眼神經(jīng)到達三叉神經(jīng)節(jié)。在那里，它們建立了一個病毒貯庫。一旦重新激活，疾病便會復(fù)發(fā)和惡化。利用該遞送技術(shù)，蔡宇伽和洪佳旭團隊進行了CRISPR基因編輯治療病毒性角膜炎的臨床前研究，在急性和復(fù)發(fā)感染的小鼠模型中實現(xiàn)了從角膜到三叉神經(jīng)節(jié)的逆行運輸，成功將潛藏在神經(jīng)節(jié)的HSV-1病毒庫清除。研究團隊將這項治療技術(shù)命名為“HELP”。

可降低基因編輯脫靶風(fēng)險

隨著基因編輯工具的不斷發(fā)展，如何將這些工具更好地遞送進入病灶內(nèi)，并降低這些工具在細胞中產(chǎn)生的長期風(fēng)險，成為基因治療領(lǐng)域日益凸顯的新挑戰(zhàn)。研究團隊此次開發(fā)的新技術(shù)，創(chuàng)新性地將病毒顆粒(VLP)和基因編輯工具的遞送結(jié)合起來，在病毒性角膜性的動物模型中實現(xiàn)了有效且安全的基因編輯。

“新技術(shù)不僅解決了傳統(tǒng)遞送平臺存在的尺寸限制，且將基因編輯工具的表達載體由長期存在的DNA替換成了瞬時表達的mRNA，極大地提高了工具使用的靈活性和安全性。”阿斯利康(瑞典)基因治療項目高級科學(xué)家李松沅博士評價道。

這一原創(chuàng)性基因治療技術(shù)，已經(jīng)獲得細胞水平、動物水平到捐獻者角膜等臨床前研究的可靠性論證。HELP技術(shù)以mRNA的形式完成“基因剪刀”(CRISPR/Cas9)的遞送，使得基因編輯酶Cas9在體內(nèi)的停留時間很短，可最大限度地降低脫靶風(fēng)險、減少免疫反應(yīng)。這些結(jié)果都有力地支持了HELP作為一種新的抗病毒療法的臨床潛力，將幫助基因編輯真正用于體內(nèi)治療。

“新遞送技術(shù)在動物模型上治愈病毒性角膜炎，已經(jīng)得到驗證。但該技術(shù)對人類效果如何，還需深入研究。”蔡宇伽告訴記者。

考慮到眼部器官的相對獨立性、病毒性角膜炎的無法治愈性和疾病與技術(shù)的適配性，研究團隊決定繼續(xù)開展合作。目前，在復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院倫理委員會的論證及許可下，洪佳旭團隊正在主持開展基于本項技術(shù)的初期可控的臨床應(yīng)用研究。未來或?qū)?yīng)用拓展至其他遺傳性眼科疾病的治療上。(王春)