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撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
近年来，基因疗法能过治疗的疾病范围已从单基因遗传疾病扩展到了癌症等各种类型的疾病，这导致了数千项临床试验以及10多种获批上市的核酸药物。2012年，欧盟批准了世界首款基于腺相关病毒（AAV）载体的基因疗法Glybera上市，用于治疗脂蛋白脂肪酶缺乏症（LPLD），这推动了基因治疗领域使用AAV载体进行DNA递送。虽然AAV载体比许多传统病毒载体更安全，但宿主对AAV载体的免疫应答限制了重复给药（除非使用多种不同的AAV血清型）。此外，对于之前未接触过AAV载体者，中和抗体的存在还可能进一步限制其疗效。脂质纳米颗粒（LNP）等非病毒递送载体已被广泛用于基于RNA的治疗策略，与病毒载体相比，它们具有成本、制造和免疫原性方面的优势。2018年，FDA批准了全球首款siRNA药物Patisiran上市（由LNP递送，治疗转甲状腺素蛋白淀粉样变性多发性神经病），随后，mRNA新冠疫苗大获成功。这为此后众多基于LNP的核酸疗法的发展奠定了基础。LNP由可电离的脂质组成，有助于其从内体中过逃逸。然而，含有可电离脂质的配方也与耐受性挑战有关，例如系统递送后增强细胞凋亡和剂量限制性肝脏毒性。总的来说，基因疗法在许多疾病类型中展示出巨大潜力，但其在临床上的广泛成功受到了当前递送系统的耐受性、可扩展性和免疫原性问题的限制。因此，有必要开发新型递送载体以释放基因疗法的全部潜力。2024年9月10日，加拿大阿尔伯塔大学的研究人员在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为：Safe and effective in vivo delivery of DNA and RNA using proteolipid vehicles 的研究论文。该研究将来自融合型正呼肠病毒（Orthoreovirus）的融合相关小跨膜蛋白（FAST）整合到耐受性良好的脂质配方中，并使用可扩展的微流控混合技术，开发了一种新型核酸递送载体——蛋白脂质载体（Proteolipid Vehicle，PLV）。PLV结合了病毒载体和非病毒性载体的特点，并克服了这些递送平台的局限性，系统性注射FAST-PLV在小鼠和非人类灵长类动物模型中显示出在肝脏和肺部以外组织的广泛生物分布和有效的mRNA及DNA递送，并保持良好的耐受性。此外，FAST-PLV具有低免疫原性以及重复给药时保持递送活性的能力。值得一提的，研究团队创立了一家名为Entos Pharmaceuticals的基因治疗公司，利用基于FAST-PLV的递送平台，鉴于当前病毒载体和非病毒载体方法的优缺点，研究团队开发了一种蛋白脂质载体（Proteolipid Vehicle，PLV）平台，将工程化的病毒融合蛋白整合到脂质体中，以实现低免疫原性和高耐受性的细胞内核酸递送。PLV平台利用来自非包膜融合型正呼肠病毒（Orthoreovirus）的融合相关小跨膜蛋白（FAST）。FAST蛋白的长度为100-200个氨基酸残基，是已知最小的病毒融合蛋白。这些融合蛋白在病毒感染的细胞内表达，并被转运到细胞膜上，在那里它们促进细胞膜融合，产生多细胞核的合胞体，以促进病毒传播。FAST蛋白在生理酸碱度（pH）下起作用，不需要特定的细胞受体，可以融合几乎所有细胞类型。FAST蛋白家族包含六种结构相似的成员，根据它们的分子量命名（p10、p13、p14、p15、p16和p22），家族成员之间的融合效率和程度差异很大。虽然它们在保守序列上相似度很低，但它们都具有两部分的膜拓扑结构，其中单个跨膜结构域将一个含有19-40个氨基酸残基的最小N端胞外结构域连接到一个较长的C端胞内结构域，些基序协同作用，以重塑膜结构并促进膜融合。该团队之前的概念验证实验表明，含有FAST蛋白的脂质体可诱导脂质体-细胞融合，并促进原本无法渗透细胞膜的货物向细胞内的递送。在这项最新研究中，研究团队评估了一系列嵌合FAST蛋白构件的融合活性，发现了一种具有增强膜融合活性的嵌合FAST蛋白——p14endo15，该蛋白可改善优化的脂质配方中的基因表达，进而将其设计成由耐受性良好的脂质组成的蛋白脂质载体（Proteolipid Vehicle，PLV）。该研究证明，FAST-PLV作为核酸递送平台，可以在体外和体内有效递送和表达mRNA和DNA，系统性注射FAST-PLV在小鼠和非人类灵长类动物模型中显示出广泛的生物分布和有效的mRNA及DNA递送，并保持良好的耐受性。此外，FAST-PLV具有低免疫原性以及重复给药时保持递送活性的能力。研究团队进一步验证了使用FAST-PLV递送卵泡抑素（follistatin）DNA的治疗效果，结果显示，系统性注射FAST-PLV递送的follistatin DNA，可显著提高血液中卵泡抑素的水平，并显著增加肌肉质量和握力。这些结果表明了FAST-PLV在可重复给药的基因疗法和基因药物方面具有令人鼓舞的潜力。论文通讯作者、阿尔伯塔大学教授、Entos公司CEO John Lewis 表示，AAV和LNP是目前基因药物的主要递送平台。这两个平台都通过批准用于各种严重且往往危及生命的疾病的疗法和疫苗显著推进了基因治疗领域的发展。尽管取得了这些进步，但在充分发挥基因药物潜力方面，当前技术的能力仍然存在差距。而FAST-PLV平台可以弥合这些差距，帮助兑现对患者迫切需要的基因药物的承诺。论文共同通讯作者、Entos公司CSO Arun Raturi 表示，我们对于FAST-PLV平台在基因药物领域取得的巨大进步感到无比自豪。这一突破不仅强调了我们的技术有潜力克服目前基因递送的局限性，而且加强了我们为患者开发更安全、更有效和可重复给药的疗法的承诺。这项研究成果在 Cell 上发表是一个重要里程碑，相信这标志着基因药物领域一个新时代的开始。FAST-PLV平台是Entos公司的Fusogenix™ PLV™递送平台的基础，除了已进入临床试验阶段的VAX-002疫苗项目外，Entos公司还利用Fusogenix™ PLV™递送平台开发治疗先天性全身性脂肪营养不良、肥胖、Stargardt病和囊性纤维化的新疗法，以及与礼来等合作公司正在开发中枢和周围神经系统、肿瘤、长寿等领域的应用。https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00783-9
