药物的有效递送是发挥疗效的关键所在,在基因疗法中,常用的递送工具是病毒载体,mRNA疫苗和CRISPR-Cas9基因编辑工具一般采用脂质纳米颗粒(LNP)进行递送。 8月20日,Broad研究所的张峰博士团队又为我们带来了一种新的mRNA递送系统——SEND(Selective Endogenouse Ncapsidation for cellular Delivery),相关研究发表在Science上。SEND系统的独特之处在于它利用了一种人体内的天然蛋白PEG10,PEG10能自组装成衣壳,并能结合自身的RNA,再以细胞外囊泡的形式将RNA递送出细胞。也正因为PEG10的天然性,SEND系统可能不会触发机体的免疫反应,具有重复给药的潜力。来源:Science PEG10属于“逆转录转座子”,是一种类似于病毒的遗传原件。数百万年前携带PEG10基因的祖先病毒感染了人类并将自身整合到了人类基因组中,逐渐被人体吸收后成为了人类蛋白质库的重要成员。逆转录病毒和逆转录转座子都有着核心结构基因(称为gag)。Arc是gag的同源物,4年前就有研究发现Arc蛋白能形成衣壳,并能结合和转移Arc mRNA,只不过并没有据此开发出递送工具。张锋博士的研究团队对人类和小鼠的基因组中的gag同源物进行了系统搜索,发现了19个人类和小鼠基因组中共有的gag衍生基因,其中,PEG10编码的蛋白能更高效地结合和促进自身mRNA的囊泡分泌。来源:Science 有了优秀的候选基因,下一步是如何据此开发出合适的递送系统。研究人员首先确定了PEG10 mRNA非翻译区上的最小序列,这段序列能触发mRNA的有效包装和转移。研究人员利用这些序列设计了PEG10和其它被递送的RNA。接下来是利用“融合素”对PEG10形成的囊泡进行修饰,“融合素”是一种细胞表面蛋白,能促进细胞融合,将PEG10引导至特定类型的细胞、组织或器官。递送系统构建完成后,研究人员测试了CRISPR-Cas9工具,研究人员利用SEND系统将Cas9递送到表达向导RNA(sgRNA)的小鼠细胞系中。结果显示,受体细胞中约有60%的插入和缺失,而且利用SEND系统将Cas9与sgRNA共同包装,能够在细胞染色体的特定位置产生40%的插入和缺失。SEND能够将基因编辑工具递送到人和小鼠细胞中(来源:Science) 研究人员表示,SEND有希望为基因治疗开创一个具有最小副作用的重复给药方式。研究团队下一步将在动物身上测试SEND,并进一步改进系统。未来还将探索人体中其它能作为SEND系统组件的成分。[1] Michael S. et al. Mammalian retrovirus-like protein PEG10 packages its own mRNA and can be pseudotyped formRNA delivery. Science (2021)[2] Scientists harness human protein to deliver molecular medicines to cells(来源:Broad Institute)点亮“在看”,好文相伴
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