2024年1月8日， 刘如谦团队在Nature Biotechnology期刊发表了题为“Engineered virus-like particles for transient delivery of prime editor ribonucleoprotein complexes in vivo”的文章。此前，刘如谦团队开发了一种工程化类病毒颗粒（Engineered virus-like particles，eVLP），将基因编辑工具递送到小鼠体内实现高效基因编辑，具有较低的脱靶率。近期的研究中报道了可实现体内递送先导编辑工具的工程化PE-eVLP系统，与先前报道的PE-eVLP结构相比，v3/v3b PE-eVLP在人类细胞中的编辑效率提高了65至170倍；在两种遗传性失明小鼠模型中，实现了体内有效的先导编辑及部分视觉功能恢复。

 

研究中将优化的BE-eVLP系统碱基编辑器(BEs)替换为PEs，先导编辑系统v1.1PE-eVLP产生非常低水平的编辑功能递送 (在培养的哺乳动物细胞中编辑效率<1%)。

 

Fig. 1 Engineering of PE and eVLP architectures.

 

通过改进PE蛋白结构、插入3×NES实现有效的核定位、使用MCP-MS2系统提高包装效率、优化包装比例等系统工程，第三代v3 PE-eVLP，与v1.1 PE-eVLP相比，其在小鼠脑神经瘤细胞（N2A细胞）Dnmt1位点上的编辑效率提高了79倍，在HEK293T细胞HEK3位点上的编辑效率提高了170倍。

Fig. 2 Development of v3b PE-eVLPs, which use an alternative PE recruitment mechanism.

 

将v3 PE3-eVLP注射到新出生C57BL/6小鼠（P0）的脑室内（ICV）中，在具有v3 PE3-eVLP的GFP+细胞核中实现了平均2.3%的批量皮层编辑和36%的GFP+细胞核编辑，表明使用PE-eVLP可以进行有效的活体CNS编辑。

 

Fig. 3 CNS editing with PE-eVLPs via P0 ICV injection.

 

研究通过纠正导致rd6小鼠视网膜疾病的突变来测试PE-eVLP体内PE递送的治疗效用。团队对rd6小鼠进行视网膜下注射，从RPE组织中提取的基因组DNA进行HTS，测序分析显示，v3 PE3b-eVLPs平均有15%的视网膜编辑效率，且PE-eVLP处理的样品中几乎没有检测到任何脱靶编辑。

 

应用PE-eVLPs来治疗Leber先天性黑蒙rd12小鼠模型，在转录水平上实现了平均7.2%突变校正， 该编辑效率高于AAV介导的PE递送，与未治疗组相比，v3 PE3b-eVLP处理的动物的ERG显示出对刺激视觉功能的实质性恢复。

 

Fig. 4 Retinal disease correction in vivo with PE-eVLPs.

 

本文报道的PE-eVLP系统具有非病毒、单颗粒递送PE的独特优势，以RNP形式瞬时编辑，与DNA或mRNA递送方法相比，具有安全性和靶标特异性优势。

 

参考文献

1. An M, Raguram A, Du SW, Banskota S, Davis JR, Newby GA, Chen PZ, Palczewski K, Liu DR. Engineered virus-like particles for transient delivery of prime editor ribonucleoprotein complexes in vivo. Nat Biotechnol. 2024 Jan 8. doi: 10.1038/s41587-023-02078-y.

2. Banskota S, Raguram A, Suh S, Du SW, Davis JR, Choi EH, Wang X, Nielsen SC, Newby GA, Randolph PB, Osborn MJ, Musunuru K, Palczewski K, Liu DR. Engineered virus-like particles for efficient in vivo delivery of therapeutic proteins. Cell. 2022 Jan 20;185(2):250-265.e16. doi: 10.1016/j. cell.2021.12.021.