体内基因编辑是一种直接在生物体内进行基因编辑的技术,通过这种方法,可以修复、替换或删除有缺陷的基因,以治疗遗传性疾病或其他相关疾病。CRISPR-Cas9技术通过RNA指导Cas9蛋白精确剪切DNA,具有一次性治愈、高精准度、广泛应用和持久效果等特点。尽管在多种疾病治疗上显示出潜力,但仍需克服脱靶和递送效率等技术难题。

mRNA-LNP和AAV是目前体内基因编辑常用的两种递送工具,它们各自的优缺点如下:

递送系统 优点 缺点
mRNA-LNP 快速表达、大容量、非整合性 肝外组织靶向性较差、暂时性表达
AAV 表达时间长、组织特异性、高感染效率 容量小(~4.5kb)、低频定点整合

将mRNA-LNP和AAV组合用于体内基因编辑系统的递送将实现优缺点互补:

基因脱靶风险:mRNA—LNP暂时性表达,且不会整合到基因组中,可降低基因编辑器的累积脱靶风险

降低给药剂量:与传统的AAV基因编辑疗法相比,mRNA-LNP和AAV组合可大幅减少使用剂量,从而降低成本,提高安全性。

减少免疫反应: 两种不同的递送系统可以分散免疫系统的注意力,减少对单一系统的过度免疫反应。

容量互补:用mRNA-LNP递送体积较大的基因编辑器,而用AAV递送sgRNA或基因修复模版,可大大提高基因编辑的成功率。

双重保障:mRNA-LNP提供了初始的高效基因编辑,AAV则提供了持续的基因编辑能力,两者结合可以提高基因编辑的整体效率。

目前已有研究将mRNA-LNP和AAV组合用于体内基因编辑,提升了基因编辑的效率,降低了给药剂量。

应用案例分析

mRNA-LNP和AAV组合向肺脏内递送基因编辑系统,基因编辑效率提高~10%

一位中国学者发表在nature biotechnology的文章评估了单独使用LNP递送SpCas9 mRNA和sgRNA,以及用LNP递送SpCas9 mRNA,AAV5递送gRNA在小鼠肺部的基因编辑效果。给药方式为单独使用LNP递送SpCas9 mRNA和sgRNA组以不同的剂量给药三次,而LNP-mRNA+AAV组则给单剂AAV5-sgRNA,三剂LNP-SpCas9 mRNA,结果显示后者的基因编辑效率比前者高10%~14%。

图1. RCB-4-8 LNP-mRNA在小鼠肺中的基因编辑实验设计和效果评估

Tessera开发mRNA-LNP+ AAV体内基因编辑策略,有效减少剂量,提高治疗效果

近日,基因疗法研发公司Tessera Therapeutics联合悉尼大学研究人员在Molecular Therapy上发表研究论文,在鸟氨酸转氨甲酰酶(OTC)缺乏症小鼠及诱导肝增殖的非人灵长类(NHP)中,评估了包封SB100X转座酶mRNA的脂质纳米颗粒(LNP)与AAV-DNA模板共递送的治疗效果。研究表明,mRNA-LNP + AAV组合方式避免了双AAV递送系统带来的转座酶非瞬时表达引起的持续异位和过度转座事件,并有效减少了AAV载体剂量,实现较传统AAV更好的基因编辑效果。

图2 SB100X mRNA和AAV构建体的序列示意图,小鼠全肝裂解物分析

mRNA-LNP和AAV组合向肝脏内递送基因编辑系统,用于治疗胰蛋白酶缺乏症

基因编辑领域的头部企业Intellia Therapeutics正在开发一款体内基因治疗药物NTLA-3001.用于α-1抗胰蛋白酶缺乏症(AATD)相关肺病的治疗。该药物的作用原理是将功能性SERPINA1基因靶向插入白蛋白基因位点,使患者能够持续表达功能性AAT蛋白,从而阻止肺病的进展。NTLA-3001用LNP递送Cas9 mRNA和sgRNA,用AAV递送功能性SERPINA1基因,在NHP动物模型给药后,可以产生生理水平的hAAT,已持续一年以上。

图3 NTLA-3001的作用原理及其在NHP动物模型中疗效评估

综上所述,mRNA-LNP和AAV组合用于体内基因编辑,可提高基因编辑效率,大幅减少药物使用剂量,从而提高药物安全性并降低未来基因疗法的成本。

派真生物可提供多种基因编辑mRNA现货以及AAV包装服务,助力您的体内基因编辑实验。

派真生物一站式CRO&CDMO服务平台,可为您提供全面的基因编辑工具个性化定制服务。我们的产品线涵盖腺相关病毒(AAV)载体、mRNA、慢病毒载体,为您的体内基因编辑研究提供全方位的支持。

目前派真暑期大促火热进行中mRNA现货低至500元,包AAV,满额送华为、苹果电子产品等豪礼,欢迎拨打13503000954或后台留言咨询!