姚新剛副教授在細胞外囊泡進行CRISPR基因編輯研究方面取得重要進展
近日，我院姚新剛副教授作為第一作者在國際學(xué)術(shù)刊物Journal of Extracellular Vesicles（IF=14.979）發(fā)表了題為“Engineered extracellular vesicles as versatile ribonucleoprotein delivery vehicles for efficient and safe CRISPR genome editing”的研究論文。該文主要開發(fā)了一種外泌體囊泡遞送系統(tǒng)，進行安全高效的CRISPR基因編輯，具有顯著的臨床意義。
CRISPR介導(dǎo)的基因編輯對基因治療帶來了巨大的前景，目前已有多項基于CRISPR的臨床實驗進行。然而目前將CRISPR遞送到相應(yīng)的細胞甚至體內(nèi)應(yīng)用依然缺乏安全有效的手段，在細胞層面目前主要依賴于電轉(zhuǎn)手段將CRISPR系統(tǒng)運送到細胞中，操作上比較復(fù)雜。而基于慢病毒和AAV的CRISPR遞送體系不僅會造成免疫原性，而且往往容易整合到基因組中長期表達，引發(fā)不良后果。近年來，為了降低CRISPR系統(tǒng)的脫靶效應(yīng)和免疫原性，逐漸認(rèn)為直接將CRISPR蛋白和sgRNA構(gòu)成的RNP復(fù)合物直接遞送進細胞實現(xiàn)短期表達可以降低脫靶效應(yīng)和免疫原性。為了解決該問題，基于外泌體系統(tǒng)的遞送體系受到了廣泛關(guān)注，目前開發(fā)了基于CD63-GFP/Cas9-GFP-binding antibody，和FKBP12/FRB系統(tǒng)。然而，這兩種系統(tǒng)的細胞編輯效率較低。
對此姚新剛副教授與維克森林大學(xué)Baisong Lu合作，分別對慢病毒系統(tǒng)進行了改造，同時也設(shè)計出了一種基于RNA配體com和配體結(jié)合蛋白Com的富集系統(tǒng)用于解決該問題。作者將com序列插入sgRNA序列中，同時將Com融合于CD63蛋白的N端和C端。由于外泌體中富含CD63蛋白，因此Com-CD63-Com在外泌體中高表達，同時Com-CD63-Com通過與sgRNA-com結(jié)合達到富集的效果。作者構(gòu)建了多種RNPs驗證其效果，在細胞水平發(fā)現(xiàn)其富集RNPs（spCas9, saCas9以及ABE系統(tǒng)）效率可以達到10倍以上，同時其脫靶效率顯著降低。該系統(tǒng)不僅可以單獨包裝，也可以將多個RNPs進行共包裝，而且發(fā)現(xiàn)共包裝外泌體系統(tǒng)優(yōu)于單獨的外泌體相加。作者也在體內(nèi)水平驗證了該系統(tǒng)的基因編輯效率，在del52hDMD/mdx小鼠模型中，注射包裝了DMD exon 53 RNP的外泌體，通過confocal也觀察到了肌肉dystrophin蛋白的表達。
該研究提供了一種免疫原性低于病毒系統(tǒng)的RNPs遞送系統(tǒng)，且其效率顯著高于同類型的外泌體系統(tǒng)，局部注射也具有顯著的基因編輯效果?；谕饷隗w獨特的免疫原性和歸巢特性，以及穿過血腦屏障等特點，該系統(tǒng)對于全身性基因治療中具有廣闊的前景。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/jev2.12076
https://doi.org/10.1089/crispr.2020.0106
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