中国首个原创基因治疗载体问世 开启了基因编辑体内治疗的最后一公里
本文转载自“上海交大系统生物医学研究院”微信公众号。
原标题为“我院蔡宇伽团队成功研发VLP-mRNA递送技术：打通基因编辑体内治疗的最后一公里”。
1月5日，来自上海交通大学系统生物医学研究所的蔡团队在《自然-生物医学工程》发表了一篇研究论文，题目是：慢病毒递送共包装的cas9 mrna和vegfa靶向导向rna预防小鼠湿性年龄相关性黄斑变性。发明了介于病毒载体和非病毒载体之间的Nature Biomedical Engineering(VLP)类病毒体。VLP递送技术.
值得一提的是，这项技术是可以递送CRISPR/Cas9 mRNA, 实现安全和高效的体内基因编辑,体现了中国在基因治疗领域的科技进步。
自最早的基因编辑工具问世以来，基因编辑技术已有近30年的历史。特别是2012年以来，随着CRISPR的诞生，基因编辑技术逐渐成熟。不幸的是，与基因编辑工具的快速进化相比，其传递技术的发展极其缓慢和困难。对于基因编辑疗法来说，传递就像火箭对于登月一样重要。由于传递技术发展滞后，基因编辑疗法在体内的临床应用存在诸多困难，整个领域都在期待传递技术的突破。
在2020年初诺贝尔奖获得者我国首个完全自主开发的原创型基因治疗载体写给Jennifer Doudna杂志的摘要中，系统地讨论了基因编辑疗法的前景和挑战。在期待CRISPR光明应用前景的同时，今年的诺贝尔奖得主表达了"Nature"的感叹。
近年来，基因编辑工具的发展令人眼花缭乱，Cas9的各种变种、基础编辑工具及其变种、Prime Editor等层出不穷。然而，这些工具的临床应用必须回到递送，而递送可能仍然是基因编辑体细胞治疗的最大瓶颈:迄今为止可选的递送工具还是有几十年历史的‘老三件’.虽然这些递送载体广泛用于基础研究，但它们不适合直接临床使用。基因编辑的临床应用具有安全性和有效性的双重标准。一方面，由于基因编辑酶的长期表达，病毒载体会带来安全性上的不确定性；另一方面，纳米材料在效率方面面临挑战。
2020年上半年，由AAV、慢病毒以及纳米材料,创办的著名基因编辑疗法科技型企业Editas进行了人类基因编辑疗法的首次临床研究(《自然生物技术》第38卷，第382页(2020))。但由于本研究以AAV为载体，CRISPR会与患者长期共存，存在一定风险。基因编辑的理想传递工具需要即时高效，以确保治疗的安全性和有效性。
蔡教授说：“实现基因编辑酶在体内的瞬时传递，是我们基因治疗科学家的终极梦想。有了这个载体，我们可以最大限度地提高基因编辑治疗的安全性，这意味着体内基因编辑治疗无限接近临床应用。然而，实现这个梦想并不容易，几乎没有人相信它能成功。我从博士生时代开始尝试，现在我是一名博士生导师，张峰.”
慢性病
毒载体可以高效感染几乎所有的细胞，而非病毒成分mRNA具有瞬时性的特点。蔡宇伽团队利用mRNA茎环结构与噬菌体衣壳蛋白特异识别的原理，通过病毒工程技术，将两者的优点完美的结合起来，创造了新型递送技术VLP-mRNA。通过VLP-mRNA递送Cas9 mRNA, Cas9的存在时间只有72小时。研究发现，与长时间表达Cas9的病毒系统相比，VLP mRNA可以显著降低、甚至完全避免脱靶效应。另外，VLP mRNA可以递送整个CRISPR元件（Cas9与gRNA），克服了AAV载体运载能力小的限制，甚至可以递送更大的碱基编辑工具。蔡宇伽团队研究人员还将VLP-mRNA技术用于眼科疾病的治疗。老年性黄斑变性（AMD）是一种退行性眼底疾病。患者表现为中心视力下降、视物变形、周边部或中心视野出现暗点,对老年人的生活质量造成极大的影响。据统计,西方发达国家中 70 岁 以上的老年人罹患 AMD 者超过 40%。随着我国老年人口日渐增多,黄斑变性的发病率也越来越高。另外，糖尿病患者也可能罹糖尿病相关黄斑变性，总体发病率在10%左右。目前，黄斑变性的治疗方法是VEGF单克隆抗体。然而，抗体需要反复给药；另外，抗体外溢可导致严重的并发症。
研究团队利用激光诱导的小鼠黄斑变性模型，通过视网膜下腔注射的方式，发现CRISPR特异性的分布在视网膜色素上皮细胞（RPE），而RPE 细胞是眼内VEGF的主要来源。VLP递送CRISPR实现了高达44%的vegfa基因敲除，降低了63%的新生血管面积。第二代测序表明VLP-mRNA未诱导出脱靶效应。
对于此前报道的AAV递送CRISPR引起的大片段缺失，研究团队通过第三代测序，仅能发现勉强高于背景的信号。值得一提的是，VLP mRNA无论在体外还是在眼内，均未引起免疫反应。这些实验结果有力支持了CRISPR在黄斑变性基因治疗上的临床应用潜力。
总的来说，VLP-mRNA是一种通用型的、瞬时性的CRISPR递送工具，兼具高效和安全的优点。该技术无疑将帮助CRISPR体内基因编辑治疗时代的真正来临，为无药可治或有药难治的遗传性、获得性以及感染性疾病的患者带来新的希望。
End
医药
免疫疗法 | 生物仿制药 | 疫苗 | 耐药性 | 药物靶点 | 健康生活 | 药企新闻 | 药物盘点 | 制药技术 | 药物副作用
基础研究/转化医学
白血病 | 肺癌 | 胃癌 | 结直肠癌 | 肝癌 | 乳腺癌 | 胰腺癌 | 心血管疾病 | 神经退行性疾病 | 肠道微生物
医疗器械/生物技术
体外诊断 | 医疗器械 | 生物纳米 | 3D打印 | 基因检测 | 单细胞测序 | 基因编辑 | 辅助生殖 | 人工智能 | 精准医学
政策
抗癌药 | 4+7带量采购 | 耗材 | 备案制 | 注册人制度 | 健康中国 | 新版基药目录 | AI医疗器械 | 远程医疗 | 同股不同权
市场/资本
IPO | 融资 | 合作 | 基金 | 港交所 | 科创板 | 创业板 | 研发投入 | 收购 | 市场&消费