Cell重磅：劉如謙開發(fā)新型類病毒載體，安全高效進行體內(nèi)基因編輯
提到劉如謙，我們首先想到的就是堿基編輯（Base Editor）和先導(dǎo)編輯（Prime Editor）等新型基因編輯工具。不同于CRISPR-Cas9基因編輯，劉如謙團隊開發(fā)的一系列精準(zhǔn)基因編輯工具，不會導(dǎo)致DNA雙鏈斷裂（DSB），因此被認(rèn)為更安全，也更具有臨床應(yīng)用價值。
除了在科研領(lǐng)域接連取得重突破以外，劉如謙還創(chuàng)建了多個基因編輯和治療領(lǐng)域公司，其創(chuàng)立的基于堿基編輯（Base Editor）的公司 Beam Therapeutics，近日宣布將在今年下半年開展一個人體臨床試驗，治療鐮狀細(xì)胞病和β-地中海貧血。其創(chuàng)立的基于先導(dǎo)編輯（Prime Editor）的 Prime Medicine 也獲得了超3億美元大額融資。
對于基因治療而來，除了基因編輯工具本身，遞送載體也同樣重要。目前在臨床應(yīng)用的遞送載體主要可以分為病毒載體（慢病毒、AAV等）和非病毒載體（LNP等）。但目前這些載體都存在一些不足之處，例如慢病毒載體只能用于體外對細(xì)胞的遞送，而AVV載體容量較低（只能容納4.7K堿基長度），而LNP目前只能靶向肝臟等少數(shù)器官。
2022年1月11日，劉如謙（David Liu）團隊在國際前列學(xué)術(shù)期刊 Cell 發(fā)表了題為：Engineered virus-like particles for efficient in vivo delivery of therapeutic proteins 的研究論文。
劉如謙團隊開發(fā)了一種工程化類病毒顆粒（Engineered virus-like particles，eVLP），能夠克服蛋白復(fù)合物遞送的多個瓶頸：
1）eVLP是無DNA的，直接遞送基因編輯器的核糖核蛋白（RNP），且脫靶性?。?/span>
2）eVLP遞送的堿基編輯對小鼠肝臟63%的細(xì)胞進行了有效編輯，將血清中PCSK9水平降低了78%；
3）eVLP遞送的堿基編輯改善了遺傳性失明小鼠模型的視覺。
將基因編輯組分以核糖核蛋白（RNP）的形式在體內(nèi)遞送，相比于直接遞送核酸，更具安全性優(yōu)勢。
在這項研究中，劉如謙團隊開發(fā)了工程化的無DNA類病毒顆粒（eVLP），這種類病毒顆粒，是在逆轉(zhuǎn)錄病毒的基礎(chǔ)上做了大量改造和優(yōu)化，以克服包裝、遞送和釋放中的瓶頸，這篇論文中的是第四代eVLP，可以有效包裝和遞送堿基編輯器和CRISPR-Cas9的核糖核蛋白（RNP）形式。能夠在人類細(xì)胞、小鼠原代細(xì)胞和多種小鼠器官和組織（肝臟、大腦、眼睛）中進行有效的基因編輯。
在eVLP中，通過使用不同的糖蛋白，可以改變它們的細(xì)胞和器官靶向性。將eVLP單次注射到小鼠體內(nèi)，可以在不同的器官上進行有效的基因編輯。
劉如謙團隊使用eVLP遞送了堿基編輯器（Base Editor）的核糖核蛋白（RNP），能夠成功編輯63%的小鼠肝臟細(xì)胞，并將血清中PCSK9蛋白的水平降低78%。PCSK9基因表達的PCSK9蛋白能夠與與肝細(xì)胞表面的LDL受體（LDL-R）結(jié)合，使LDL-R降解，從而升高血漿中低密度脂蛋白膽固醇水平。降低PCSK9基因的表達或抑制PCSK9蛋白與LDL-R的結(jié)合，就能降低血漿中低密度脂蛋白膽固醇水平，從而預(yù)防心血管疾病的發(fā)生。
劉如謙團隊還對人類先天性黑蒙癥小鼠模型進行了驗證，實驗結(jié)果顯示，eVLP遞送的堿基編輯器（Base Editor）的核糖核蛋白（RNP）能夠有效修復(fù)這種遺傳性失明小鼠模型中的基因突變位點，并部分恢復(fù)小鼠的視力。
此外，劉如謙團隊還對eVLP遞送的體外和體內(nèi)基因編輯的DNA水平和RNA水平的脫靶情況進行了檢測，檢測結(jié)果顯示，無論是DNA還是RNA水平，幾乎都沒有檢測到脫靶，相比使用AAV病毒或質(zhì)粒載體遞送優(yōu)勢明顯。
總的來說，這些研究結(jié)果表明，工程化類病毒顆粒（eVLP）可作為一種有潛力的治療性大分子遞送載體，它結(jié)合了病毒和非病毒遞送的關(guān)鍵優(yōu)勢，能夠?qū)⒒蚓庉嫻ぞ哌f送到細(xì)胞和器官，實現(xiàn)高效基因編輯，且具有低的脫靶效應(yīng)，安全性很高。
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