基于mRNA递送技术的CRISPR在动物体内成功治疗单纯疱疹病毒性角膜炎

以CRISPR为代表的基因编辑技术是医学发展的一个新方向,也是全球医药技术的竞争热点。国际上,CRISPR已进入I/II期临床试验,用于治疗遗传性疾病地中海贫血、莱伯先天性黑蒙症10等遗传性疾病。但是,CRISPR在治疗病毒性传染病的应用上却进展缓慢。目前为止,尚未有IND申报。反映了如何将CRISPR递送至病毒感染部位,尤其是病毒库是CRISPR治疗病毒性疾病的一个巨大挑战。一款符合临床要求的基因编辑载体技术,无疑是研究人员以及临床医生最期待的。
 
病毒性角膜炎是世界范围内最主要的致盲性角膜病。病毒性角膜炎是由I型单纯疱疹病毒(HSV-1)感染引起的。HSV-1是最常见的人类病毒之一,世界50-90%人口的血清检测为阳性。HSV-1属于疱疹病毒的α亚家族,是携带双链DNA的包膜病毒。HSV-1感染可引起多种疾病,包括单纯疱疹性脑炎,如果不及时治疗,死亡率很高。角膜的HSV-1感染可引起疱疹性基质性角膜炎(HSK),这是导致感染性失明的首要原因。HSV-1在角膜上皮原发性感染和生产复制后,沿逆行方向通过眼神经到达三叉神经节(TG),在那里它们建立了一个病毒贮库。在一定的刺激下,三叉神经节中的潜伏病毒可以重新激活,导致疾病的复发和恶化。有文献表明,TG中HSV-1的反复激活会引起神经元损伤并和阿尔茨海默氏病(AD)存在一定的关联。HSV-1感染的一线治疗选择是阿昔洛韦(ACV)及其类似物,它们是针对病毒DNA聚合酶的核苷酸类似物,可以干扰病毒复制,但均无法清除病毒基因组或调节病毒贮库,因此无法阻止复发。在全球范围内,估计每年有150万个角膜HSV复发案例,造成4万人失明。在临床上,不少病毒性角膜炎患者接收角膜移植恢复透明不久、病毒颗粒再次从神经节释放导致复发的案例。因此,如何在保证安全的基础上,直接降解病毒基因,甚至从根源三叉神经节上有效“剔”除HSV成为一个新的研究方向。
 
2020年2月10日,上海交大蔡宇伽和复旦大学洪家旭团队合作在BioRxiv上发表了文章Intracorneal delivery ofHSV-targeting CRISPR/Cas9 mRNA prevents herpetic stromal keratitis研究人员开发了基于mRNA递送的CRISPR治疗病毒性角膜炎的方法。该疗法利用的是慢病毒载体mRNA递送平台,命名为 HELPHSV-1-erasing lentiviralparticles
 
利用HELP技术,研究团队在急性和复发感染的小鼠模型中有效地阻止了HSV-1复制,并防止了疱疹性基质性角膜炎的发生(图1)此外,他们进一步显示了HELP可以从角膜到三叉神经节逆行运输,发现了清除HSV-1病毒库的证据。此外,研究者利用捐献者角膜也观察到HELP可以有效的清除HSV-1病毒(图2)
 
图1:HELP的包装过程以及在小鼠模型对病毒性角膜的治疗效果展示。
     
图2:HELP在捐献者角膜上抑制HSV-1病毒复制。
 
此外,研究团队对HELP技术进行了安全性研究。未发现HELP在体内激活先天性免疫反应,也未诱导产生Cas9特异的免疫球蛋白。利用全基因组测序,研究团队未发现HELP引起脱靶现象。这可能跟HELP技术是以mRNA的形式完成CRISPR/Cas9的递送有关。基于mRNA递送的CRISPR,基因编辑酶在体内停留时间很短。
 
这些结果有力地支持了HELP作为一种新的抗病毒疗法的临床潜力,并可能加速基于mRNA的CRISPR疗法。研究团队下一步拟将论文进一步送至权威期刊进行同行评议,并着手获得医院伦理委员会通过后利用离体的人角膜进行初期可控的的临床应用研究。总的来说,基于mRNA递送技术的CRISPR治疗单纯疱疹病毒性角膜炎有望为基因编辑治疗难治性疾病提增添新的一页。
 
原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.08.934125v1
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