精准递送：使用 AAV 将CRISPR 靶向递送入特定组织

CRISPR基因编辑是疾病研究中最强大的工具之一，具有纠正致病遗传缺陷的潜力。 以CRISPR介导的基因校正可用于开发治愈性疗法或通过尽早纠正基因缺陷来预防疾病。 CRISPR 于 2012 年首次被描述后，CRISPR 基因编辑在各种应用中得到迅速使用，包括开发生理相关的临床前动物模型、研究疾病生物学、确认疾病驱动因素，其中最重要的是纠正基因突变以治愈疾病1。虽然使用 CRISPR 进行基因治疗有可能纠正遗传疾病驱动因素并逆转疾病进程，但它依赖于准确和安全地靶向适当的组织或器官。递送系统也必须具有理想的 ADME（吸收、分布、代谢、排泄）特性，以确保基因治疗有效且脱靶或毒性作用最小

基因治疗递送方法大致分为两个部分——病毒和非病毒2。病毒递送通常使用 AAV（腺相关病毒）、腺病毒或慢病毒，将相关基因递送到特定组织，利用病毒感染特定细胞并引入转基因。非病毒方法通常使用物理或化学递送系统。物理递送如电穿孔，用电增加细胞渗透性以促进转基因进入。化学递送系统的范围从封装遗传物质的脂质颗粒到与细胞表面结合并通过内吞作用和其他摄取途径促进细胞摄取转基因的 RNA 适体2。病毒和非病毒递送系统各有优劣，但病毒方法通常更有效，并且已用于多项研究，将 CRISPR 基因编辑递送到特定组织。 AAV 是最受青睐的病毒载体，已被用于多项颇具安全性的基因治疗试验中。然而，在使用 AAV 传递 CRISPR 时需要注意几个问题，其中一个主要问题是转基因的大小限制。 AAV 通常可以容纳少于 5kb 的遗传物质，这对于传递作为 CRISPR 组成部分的引导 RNA、Cas9 酶和供体 DNA 来说是一个挑战。一种解决方案是设计 2 个包含 CRISPR 组件的 AAV，并要求二者都感染相同的细胞才能使系统正常工作。另一种方法是识别和设计一种与常规 Cas9 酶一样有效的较小 Cas9。这种方法可以从葡萄球菌中识别出较小的有效 Cas9 酶3。

尽管如此，AAV 介导的基因编辑传递已在临床前模型中被成功证明。哈佛大学乔治教堂小组的一项早期研究表明，CRISPR 介导切除肌营养不良蛋白基因中突变的外显子 23使得正确的蛋白质能够在杜兴肌营养不良的 mdx 小鼠模型的骨骼肌和心肌中表达4。在另一项研究中，宾夕法尼亚大学的詹姆斯威尔逊小组将 2 个带有 CRISPR 成分的 AAV 植入小鼠体内，以纠正尿素循环障碍——一种罕见的遗传性肝病 5。虽然临床前小鼠模型的研究令人振奋，但最终目标是准确地将 CRISPR 系统应用于人类。 Editas Medicine 正在开展第一个使用 CRISPR 病毒传递的体内临床试验，以治疗 Leber 先天性黑蒙 (LCA)——一种导致失明的遗传性视网膜疾病 6。基于 AAV 的基因疗法Luxturna已被批准用于 LCA，但它不能治愈LCA，并且治疗后 1-3 年视网膜会退化。临床上正在评估一种治疗方法，使用 CRISPR 基因编辑从 cep290 基因中去除特定突变。该疗法是一种 AAV5 病毒载体，包含 Cas9 和两个直接递送到眼睛中的引导 RNAs6。在过去的几年中， CRISPR 介导的基因疗法的临床试验已被启动，其中包括治愈慢性 HIV7 的临床试验，需要证明 CRISPR 可以通过全身传递得到安全有效的递送。尽管仍需应对递送挑战，但改进的CRISPR 技术和设计病毒载体的结合可能会用于几项新的临床试验，以治愈难以治疗的疾病并修复“无法治愈”的疾病驱动因素。

参考文献:

¹https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6356701/

²https://www.genengnews.com/insights/viral-or-nonviral-which-is-better-for-crispr-based-therapies/

³https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25830891/

⁴https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4924477/

⁵https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4786489/

⁶https://crisprmedicinenews.com/news/disease-roundup-leber-congenital-amaurosis/

⁷https://www.clinicaltrialsarena.com/news/crispr-gene-editing-hiv-cure/