雑誌に掲載された最近のレビューでは PNAS研究者らは、非ウイルスおよび細胞特異的なクラスター化規則的に間隔をあけた短い回文反復配列（CRISPR）-CRISPR関連タンパク質（Cas）送達法を探索し、研究および遺伝子治療への応用におけるその利点を強調しています。
勉強： ゲノムエディターの in vivo での非ウイルス標的送達。 画像クレジット: Catalin Rusnac / Shutterstock.com
CRISPR-Cas 酵素の送達を改善する
CRISPR-Cas 酵素は、ゲノム編集の精度と容易さを実現します。 ただし、永久的な変化を引き起こす可能性があるため、安全性に関する一定の懸念もあります。 Cas9 の特異性の向上は進歩を示していますが、リスクを最小限に抑えるためには標的を絞った送達が引き続き重要です。
ウイルスベクターは、これらの酵素の送達媒体として広く研究されています。 それにもかかわらず、これらのシステムには免疫原性や遺伝子破壊のリスクも伴います。
CRISPR-Cas リボ核タンパク質 (RNP) やメッセンジャー リボ核酸 (mRNA) にコードされたヌクレアーゼなどの新たな代替品は、オフターゲット効果と発がんリスクを軽減しますが、特異的なターゲティングを欠いています。 たとえば、Cas9 RNP は、一過性の細胞存在と費用対効果を提供しますが、オフターゲット効果と免疫原性を低下させます。 ただし、ターゲットを絞った配信には大きな課題が伴います。 したがって、高度な配信戦略が依然として緊急に必要とされています。
CRISPR-Cas システムのより安全で正確な送達メカニズムを開発するには、さらなる研究が不可欠です。これにより、オフターゲット効果を最小限に抑えて標的ゲノム編集を確実にし、臨床リスクを低減できます。
生体外 ターゲットを絞った配信方法
標的送達は、細胞を物理的に分離することで達成できます。 エクスビボ ゲノム編集。 この方法は、体外で簡単に単離および編集できる造血細胞に特に効果的です。
エレクトロポレーションなどの技術は、T 細胞や造血幹細胞および前駆細胞 (HSPC) での効率的なゲノム編集を促進し、それによって鎌状赤血球症 (SCD) やベータサラセミアなどの血液疾患の治療に革命をもたらす独自の可能性をもたらします。 にもかかわらず、 効能エレクトロポレーションの重要な制限は、他の組織への適用が限られていることと、潜在的な細胞毒性効果です。
生体外 ゲノム編集は再生医療も進歩させました。 例えば、 人工多能性幹細胞 Cas9 RNP で編集された (iPSC) は、遺伝性皮膚疾患や 1 型糖尿病 (T1D) の治療法の開発に使用されており、損傷した組織を置換または再生するこの方法の可能性を示しています。 この特異性により、意図しない細胞型を編集するリスクが最小限に抑えられ、治療介入のための制御された環境が提供されます。
生体内 ゲノム編集: 課題と機会
生体内 ゲノム編集は、単離の利点がなければ、特定の組織を正確に標的にする能力に限界があります。 直接注射などの技術は脳、皮膚、腫瘍で局所的な成功を収めていますが、細胞透過ペプチドや脂質ナノ粒子 (LNP) などの技術革新はより幅広い送達の可能性をもたらします。 これらの進歩は、細胞固有の精度で全身に送達できる将来の CRISPR-Cas システムの開発を必然的にサポートします。
配送の進歩: LNP と封筒型配送車両 (EDV)
LNP は、ゲノム編集ツールを細胞内に直接放出する全身送達とエンドソーム回避を可能にします。 より大きな遺伝子配列をパッケージ化し、特定の組織を標的とする LNP は、家族性高コレステロール血症などの複雑な疾患を治療する可能性についてすでに研究されています。
ウイルス様粒子 (VLP) や細胞外小胞 (EV) など、生物学的にインスピレーションを得たビヒクルは、標的を絞った編集のためにウイルス送達メカニズムを模倣します。 これらの EDV は、効率的なゲノム編集のために自然プロセスを活用しており、それによって CRISPR-Cas 送達法の進化する状況と、現在の限界を克服する可能性を実証しています。
生体外 VLP による精度
VLP は、ゲノム編集ツールを特定の細胞型に正確に提供できる可能性を示しています。 エクスビボ 設定。 これらの操作された粒子は、低密度リポタンパク質受容体 (LDL-R) を含む幅広い受容体範囲を持つ VSV-G 糖タンパク質をよく利用し、T 細胞、B 細胞などの広範囲のヒト細胞への侵入を促進します。 、iPSC、および分化クラスター (CD)34+ HSPC。
この幅広い適用性は、VLP を他のウイルスでシュードタイピングすることによってさらに洗練されます。 糖タンパク質 特定の受容体相互作用に基づいて最終的に細胞を標的にします。 たとえば、ヒト免疫不全ウイルス 1 型 (HIV-1) エンベロープ糖タンパク質を活用すると、VLP が CD4+ T 細胞に標的化され、それによって送達の特異性が高まり、オフターゲット効果が最小限に抑えられます。 このアプローチは、がん治療のための免疫細胞の再プログラミングや、再生医療のための幹細胞の編集に役立ってきました。
生体内 EDV による進歩
VLP と EV はどちらも、CRISPR-Cas9 エディターを直接ローカライズして配信するためのプラットフォームを提供します。 これらの EDV は、目や筋肉組織などの対象部位に直接投与すると、細胞特異的ターゲティングの必要性を回避できるため、デュシェンヌ型筋ジストロフィー (DMD) や神経変性疾患などの症状を治療する機会が得られます。 さらに、VLP の全身投与により、肝臓の標的編集が達成され、最終的には肝臓関連疾患が治療されます。
これらのシステムの特異性は、VLP 表面にターゲティング分子を表示することで強化され、ゲノム編集機構がオフターゲット活性を最小限に抑えながら特定の細胞または器官に向けます。
今後の方向性
特に非肝臓および非血液疾患に対する CRISPR-Cas 療法の可能性を最大限に引き出すには、より洗練された送達媒体の開発が必要です。 課題は細胞型の特異性を達成することにある 生きている 免疫反応やオフターゲット効果を誘発することはありません。
LNP 製剤における最近の技術革新と生物学的にヒントを得た EDV の探求は、送達精度を促進するための有望な戦略を提示しています。 これらの進歩は、ハイスループットスクリーニングおよび抗体工学と組み合わせることで、侵襲性が最小限で特異性の高い CRISPR-Cas 療法の開発につながる可能性があります。
参考雑誌:
- カリフォルニア州土田、ケンタッキー州ワスコ、JR 州ハミルトン、JA ダウドナ (2024 年)。 インビボでのゲノムエディターの標的非ウイルス送達。 PNAS。 土井:10.1073/pnas.2307796121
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#CRISPR #配信の画期的な進歩によりより安全な遺伝子編集が約束される
2024-03-08 00:08:00