新遞送系統把“基因剪刀”安全送進體內 可降低基因編輯脫靶風險

1月12日，《自然·生物技術》雜志發表了上海交通大學系統生物醫學研究院蔡宇伽教授和復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院洪佳旭副主任醫師在基因編輯治療領域取得的重大突破：他們研發出一種能將基因編輯工具遞送到體內的原創技術，首次在動物體內清除了潛伏在三叉神經節內的單純皰疹病毒(HSV)，有望用基因療法治愈病毒性角膜炎。

新技術有效性獲得動物實驗驗證

基因編輯技術發展至今已有近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，將工具準確地引導至作用靶點，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，遞送技術的發展卻極其緩慢而困難。”蔡宇伽表示，他們研發出全球首創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。該技術解決了對體細胞進行基因編輯治療的最大技術瓶頸——遞送技術，有望打通基因編輯體內治療的最后一公里。

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學難題。HSV根據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，會引起皰疹性基質性角膜炎(HSK)，成為導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角膜透明，但移植后容易復發。在全球范圍內，估計每年有150萬個角膜HSV復發案例，至少造成4萬人失明。如何在保證安全的基礎上，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在角膜上皮原發性感染并生產復制后，會沿逆行方向通過眼神經到達三叉神經節。在那里，它們建立了一個病毒貯庫。一旦重新激活，疾病便會復發和惡化。利用該遞送技術，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，在急性和復發感染的小鼠模型中實現了從角膜到三叉神經節的逆行運輸，成功將潛藏在神經節的HSV-1病毒庫清除。研究團隊將這項治療技術命名為“HELP”。

可降低基因編輯脫靶風險

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

“新技術不僅解決了傳統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家李松沅博士評價道。

這一原創性基因治療技術，已經獲得細胞水平、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在體內的停留時間很短，可最大限度地降低脫靶風險、減少免疫反應。這些結果都有力地支持了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治療。

“新遞送技術在動物模型上治愈病毒性角膜炎，已經得到驗證。但該技術對人類效果如何，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的適配性，研究團隊決定繼續開展合作。目前，在復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫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的初期可控的臨床應用研究。未來或將應用拓展至其他遺傳性眼科疾病的治療上。(王春)