上海交通大學系統(tǒng)生物醫(yī)學研究院的蔡宇伽團隊在《自然-生物醫(yī)學工程》（Nature Biomedical Engineering）雜志上發(fā)表了一篇題為：Lentiviral delivery of co-packaged Cas9 mRNA and a Vegfa-targeting guide RNA prevents wet age-related macular degeneration in mice的研究論文，發(fā)明了一種介于病毒載體與非病毒載體之間的類病毒體（virus-like particle， VLP）遞送技術(shù)。VLP可以遞送CRISPR/Cas9 mRNA， 實現(xiàn)安全和高效的體內(nèi)基因編輯。

值得一提的是，該技術(shù)是我國首個完全自主開發(fā)的原創(chuàng)型基因治療載體，體現(xiàn)了我國在基因治療領(lǐng)域的科技進步。

自最早的基因編輯工具問世至今，基因編輯技術(shù)已經(jīng)有近30年的歷史了。特別是2012年以來，隨著CRISPR的橫空出世，基因編輯技術(shù)日漸趨于成熟。然而遺憾的是，相對于基因編輯工具本身的快速進化，其遞送技術(shù)的發(fā)展極其緩慢和困難。而遞送之于基因編輯治療的重要性如同火箭之于登月。由于遞送技術(shù)的滯后發(fā)展，體內(nèi)基因編輯治療的臨床應(yīng)用困難重重，整個領(lǐng)域都在期待遞送技術(shù)的突破。

諾獎得主Jennifer Doudna在2020年初給Nature雜志撰寫的綜述中，系統(tǒng)論述了基因編輯治療的前景和挑戰(zhàn)。在展望CRISPR美好應(yīng)用前景的同時，這位今年的諾獎得主發(fā)出了‘遞送可能仍然是基因編輯體細胞治療的最大瓶頸’的感嘆（Delivery remains perhaps the biggest bottleneck to somatic-cell genome editing）。

近幾年來，基因編輯工具本身的發(fā)展令人眼花繚亂，各種Cas9變體、堿基編輯工具及其變體、Prime Editor等，層出不窮。但是，這些工具的臨床應(yīng)用必須回歸到遞送，而迄今為止可選的遞送工具還是有幾十年歷史的‘老三件’：AAV、慢病毒以及納米材料。盡管這些遞送載體廣泛用于基礎(chǔ)研究，但它們卻不適合直接用于臨床?；蚓庉嫷呐R床應(yīng)用有著安全性和有效性的雙重標準。一方面，病毒載體由于長時間的表達基因編輯酶，會帶來安全性上的不確定性；另一方面，納米材料則面臨效率上的挑戰(zhàn)。

2020年上半年，張峰作為創(chuàng)始人的著名基因編輯治療科技型企業(yè)Editas實施了首例人體基因編輯治療的臨床研究(Nature Biotechnology volume 38， page382(2020))。但由于該研究使用AAV作為載體，CRISPR將長期與患者共存，具有一定的風險。理想的基因編輯遞送工具需要兼具瞬時和高效的特點，以確保治療的安全性和有效性。

蔡宇伽教授說：“實現(xiàn)基因編輯酶在體內(nèi)的瞬時遞送是我們基因治療科學家的終極夢想。有了這樣的載體，我們可以最大限度地提高基因編輯治療的安全性，也意味著基因編輯體內(nèi)治療離臨床應(yīng)用無限接近。然而，實現(xiàn)這個夢想并不容易，也幾乎沒有人相信可以成功。我從博士生時代開始嘗試， 到現(xiàn)在成為博士生的導師，經(jīng)過10年的不斷地探索與積累，直到最近才取得了核心突破。”

慢病毒載體可以高效感染幾乎所有的細胞，而非病毒成分mRNA具有瞬時性的特點。蔡宇伽團隊利用mRNA莖環(huán)結(jié)構(gòu)與噬菌體衣殼蛋白特異識別的原理，通過病毒工程技術(shù)，將兩者的優(yōu)點完美的結(jié)合起來，創(chuàng)造了新型遞送技術(shù)VLP-mRNA。通過VLP-mRNA遞送Cas9 mRNA， Cas9的存在時間只有72小時。研究發(fā)現(xiàn)，與長時間表達Cas9的病毒系統(tǒng)相比，VLP mRNA可以顯著降低、甚至完全避免脫靶效應(yīng)。另外，VLP mRNA可以遞送整個CRISPR元件（Cas9與gRNA），克服了AAV載體運載能力小的限制，甚至可以遞送更大的堿基編輯工具。

蔡宇伽團隊研究人員還將VLP-mRNA技術(shù)用于眼科疾病的治療。老年性黃斑變性（AMD）是一種退行性眼底疾病。患者表現(xiàn)為中心視力下降、視物變形、周邊部或中心視野出現(xiàn)暗點，對老年人的生活質(zhì)量造成極大的影響。據(jù)統(tǒng)計，西方發(fā)達國家中 70 歲 以上的老年人罹患 AMD 者超過 40%。隨著我國老年人口日漸增多，黃斑變性的發(fā)病率也越來越高。另外，糖尿病患者也可能罹糖尿病相關(guān)黃斑變性，總體發(fā)病率在10%左右。目前，黃斑變性的治療方法是VEGF單克隆抗體。然而，抗體需要反復給藥；另外，抗體外溢可導致嚴重的并發(fā)癥。

研究團隊利用激光誘導的小鼠黃斑變性模型，通過視網(wǎng)膜下腔注射的方式，發(fā)現(xiàn)CRISPR特異性的分布在視網(wǎng)膜色素上皮細胞（RPE），而RPE 細胞是眼內(nèi)VEGF的主要來源。VLP遞送CRISPR實現(xiàn)了高達44%的vegfa基因敲除，降低了63%的新生血管面積。第二代測序表明VLP-mRNA未誘導出脫靶效應(yīng)。

對于此前報道的AAV遞送CRISPR引起的大片段缺失，研究團隊通過第三代測序，僅能發(fā)現(xiàn)勉強高于背景的信號。值得一提的是，VLP mRNA無論在體外還是在眼內(nèi)，均未引起免疫反應(yīng)。這些實驗結(jié)果有力支持了CRISPR在黃斑變性基因治療上的臨床應(yīng)用潛力。

總的來說，VLP-mRNA是一種通用型的、瞬時性的CRISPR遞送工具，兼具高效和安全的優(yōu)點。該技術(shù)無疑將幫助CRISPR體內(nèi)基因編輯治療時代的真正來臨，為無藥可治或有藥難治的遺傳性、獲得性以及感染性疾病的患者帶來新的希望。(生物谷Bioon.com）

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