智能递送技术提高CRISPR效率，恢复小鼠视力

来自Helmholtz Munich和慕尼黑工业大学的一个研究小组开发了一种先进的递送系统，该系统将基于CRISPR/Cas9基因编辑系统的基因编辑工具运输到活细胞中，效率比以前高得多。他们的技术ENVLPE使用工程化的非传染性病毒样颗粒来精确纠正有缺陷的基因——在因突变而失明的活小鼠模型中成功证明了这一点

该系统还有望通过对工程免疫细胞进行精确的基因操作，使其更普遍地兼容，从而更容易为更多的癌症患者获得，从而推进癌症治疗

这项研究发表在《细胞》杂志上

克服基因编辑中的传递挑战

现代基因组编辑技术，包括CRISPR系统，在治疗遗传疾病方面具有巨大潜力。然而，将这些分子工具可靠地传递到靶细胞仍然是一个重大挑战

“以前的病毒和非病毒递送系统，如腺相关病毒（AAV）、脂质纳米粒（LNPs）和其他病毒样颗粒（VLP），一直很有价值，但面临局限性，”该研究的最后一位作者、慕尼黑亥姆霍兹合成生物医学研究所的组长Dong Jiunn-Jeffery Truong博士说

“挑战包括可能引起免疫反应的基因编辑器的持久性增加，或者只是它们的效率有限。ENVLPE直接解决了这些问题，而其模块化设计保持了与未来基因编辑进步的兼容性。”

ENVLPE基于改性的非传染性病毒衍生外壳。这些充当分子基因编辑器的载体，如碱基或素数编辑器——专门的CRISPR工具，可以化学改变基因组中的单个DNA碱基，并删除或插入新的DNA序列。ENVLPE的设计通过劫持细胞内运输机制，使所有成分在正确的时间和地点聚集在一起，解决了VLP生产过程中先前方法的物流挑战

以前的方法通常包括部分组装的非功能性基因编辑器，降低了递送效率

Truong解释说：“ENVLPE现在不仅确保了完全组装的基因编辑器的包装，还包含了一个额外的分子屏障，可以保护编辑器中最脆弱的部分在运输过程中免受降解。”。“这使得遗传工具能够安全地传递到目标细胞中，在那里可以进行预期的DNA编辑。”

恢复视力：基因编辑在起作用

科学家们与加州大学欧文分校眼科教授Krzysztof Palczewski教授领导的一个团队密切合作，在遗传性失明的小鼠模型中测试了ENVLPE系统

“小鼠携带Rpe65基因的失能突变，这对在视网膜中产生光敏分子至关重要，因此完全失明，对光没有反应，”加州大学欧文分校的合著者兼医学博士/博士候选人Samuel W.Du解释道

将ENVLPE注射到视网膜下腔（视网膜色素上皮和光感受器之间的区域）以纠正突变后，动物再次开始对光刺激做出反应

“修复的程度令人震惊，”该研究的共同第一作者、合成生物医学研究所的博士研究员Julian Geilenkeuser说。“它向我们表明，我们的颗粒在活体动物中具有真正的治疗潜力。”

与已建立的系统相比，ENVLPE取得了明显更好的结果：竞争系统需要10倍以上的剂量才能达到类似的效果

“我们的目标是构建一种对研究人员有用且适用于现实世界应用的工具，”合成生物医学研究所的共同第一作者兼博士研究员Niklas Armbrust说。“我们解决了关键瓶颈，并通过交付代理实现了更高效的包装。”

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用通用T细胞推进癌症治疗

ENVLPE也可以为采用T细胞疗法开辟新的可能性，即在实验室中对取自患者的免疫细胞进行基因修饰，使其能够特异性识别和攻击肿瘤细胞

与TUM大学医院Andrea Schmidts博士的实验室合作，使用ENVLPE的研究人员促进了特定表面分子的靶向清除，当细胞被给予与供体不同的受体时，这些分子可能会引发免疫反应。这可能会导致所谓的“通用”T细胞的开发，这些T细胞不需要为个体患者定制，从而使治疗更容易获得且更具成本效益

这些创新解决了遗传性疾病的体内基因治疗和癌症的离体细胞治疗方面的关键挑战，为重要的转化进步铺平了道路

“高度模块化的ENVLPE系统使我们更接近复杂细胞模型的按需和精确的基因修饰，”TUM合成生物医学研究所所长、神经生物工程教授、该研究的共同资深作者Gil Westmeyer教授说。“这是合成生物学如何帮助推动医疗创新的一个例子。”

走向临床应用

在实现了最常见的基因编辑工具的高效交付后，该团队现在试图利用自然界中发现的多样性，以及人工智能辅助蛋白质设计的最新进展，通过将这些工具的交付限制在特定的细胞或组织类型来提高靶向精度

为了将ENVLPE推向临床应用，研究团队正在从制药行业的转化资助和合作伙伴关系中寻求后续资金。目标是优化该技术用于各种治疗应用，并最终使其可供患者使用 More information: Julian Geilenkeuser et al, Engineered nucleocytosolic vehicles for loading of programmable editors, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.03.015

Journal information: Cell