Cell：重磅！基因治疗突破性研究，剂量低、更高效，有望靶向任何组织
近年来，基因治疗领域取得了重大的突破，基因疗法用于治疗一些难以治疗的遗传疾病，其潜力非常诱人。然而，将功能基因传递给肌肉细胞已显示出治疗肌肉疾病的希望，但一直具有挑战性。
遗传性肌肉疾病会导致进行性肌肉萎缩，并经常导致早逝，治疗选择很少且无法治愈。基因疗法已在临床试验中显示出治疗肌肉萎缩症亚组的希望，但也面临挑战。需要高剂量的携带基因的病毒才能到达全身肌肉，而这些试验中使用的病毒通常更多地进入肝脏而不是肌肉。这导致肝脏中病毒含量高，出现严重的不良副作用，甚至导致一些试验参与者死亡。
2021年9月9日，哈佛大学、麻省理工学院的研究人员在医学顶刊" Cell "期刊上发表了一篇题为" Directed evolution of a family of AAV capsid variants enabling potent muscle-directed gene delivery across species "的研究论文。
研究人员开发了一个新的腺相关病毒MyoAAV，其到达肌肉的效率是目前临床试验中使用的病毒载体的10倍以上，并且在很大程度上避开了肝脏。由于这种效率的提高，与其他病毒载体相比，MyoAAV可用于传递治疗基因的剂量约低100-250倍，从而有可能降低肝损伤和其他严重副作用的风险。
在该研究中，研究人员使用转基因RNA的体内表达（DELIVER）的AAV衣壳定向进化，修改AAV的蛋白质外壳。通过向暴露在病毒表面并与细胞结合的AAV衣壳部分添加随机氨基酸串来生成数百万种不同的AAV衣壳，然后将衣壳注射到小鼠和非人类灵长类动物体内，并对全身肌肉组织进行采样和测序，以寻找成功传递的衣壳。
通过分析，研究人发现MyoAAV具有独特的表面结构，专门针对肌肉细胞，并使用MyoAAV进行下一步实验。
在杜氏肌营养不良症小鼠模型中，研究人员使用MyoAAV或CRISPR-Cas9向肌肉细胞提供治疗基因。
研究发现，与携带CRISPR成分的传统AAV9相比，携带MyoAAV导致肌肉组织中功能失调基因的修复的更广泛，经MyoAAV治疗的动物的肌肉也表现出更大的力量和功能。
MyoAAV在全身性递送至小鼠后，更有效地转导肌肉干细胞
不仅如此，在接受目前用于临床试验的病毒量减少100倍后，研究中所有接受MyoAAV治疗的小鼠的寿命也与正常小鼠一样长，而接受AAV9治疗的小鼠仅活到21周。
研究表明，MyoAAV比目前临床试验中使用的天然衣壳更有效地将基因传递到这些动物的肌肉中。
接下来，研究人员在实验中成功地将MyoAAV引入人体细胞，各种MyoAAV衣壳使用类似的机制将基因传递给小鼠和人类肌肉细胞，这表明MyoAAV可用于跨不同物种的有效肌肉定向基因传递。
MyoAAV在人细胞和小鼠模型中的治疗益处
不仅如此，研究人员还发现，MyoAAV可以有效地向非人类灵长类动物的肌肉和人类肌肉细胞提供基因治疗。
总之，MyoAAV到达肌肉的效率是目前临床试验中使用的病毒载体的10倍以上，由于这种效率的提高，与其他病毒载体相比，MyoAAV可用于传递治疗基因的剂量约低100-250倍，并且在很大程度上避开了肝脏，从而有可能降低肝损伤和其他严重副作用的风险。这可能更安全、更有效对于肌肉疾病患者。
研究人员表示，所有这些结果都证明了MyoAAV载体在肌肉递送方面的广泛适用性，这些载体适用于不同的疾病模型，跨越不同的年龄、品系和物种，这证明了这个AAV家族的稳健性。
研究人员认为，DELIVER有可能为任何类型的组织制造高度特异性的病毒衣壳，这可能会促进基因疗法的发展，以治疗影响各种器官的遗传疾病。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.08.028
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