近日，上?？萍即髮W(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院李劍峰課題組和陳佳課題組合作，在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《ACS 納米》 (ACS Nano)發(fā)表了題為“Targeted Delivery of mRNA with Polymer-Lipid Nanoparticles for In Vivo Base Editing”的研究論文，報(bào)道了一類(lèi)新型核酸遞送系統(tǒng)聚合物-脂質(zhì)納米顆粒（Polymer-lipid nanoparticles, PLNPs），成功將堿基編輯器ABE8e遞送至肝臟，實(shí)現(xiàn)高效的心血管疾病相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)基因Pcsk9和Angptl3的堿基編輯和協(xié)同降血脂功效，編輯效率處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

堿基編輯器作為CRISPR/Cas基因編輯技術(shù)的重要衍生工具，因其獨(dú)特的編輯機(jī)制——無(wú)需誘導(dǎo)DNA雙鏈斷裂且不依賴(lài)外源DNA模板，已成為治療遺傳性疾病的新型技術(shù)手段。在雜合家族性高膽固醇血癥、地中海貧血、急性T淋巴細(xì)胞白血病及慢性肉芽腫病等疾病的治療領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，如何在實(shí)現(xiàn)堿基編輯器精準(zhǔn)器官靶向遞送的同時(shí)，兼顧生物相容性和遞送穩(wěn)定性，是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

針對(duì)這一技術(shù)瓶頸，本研究構(gòu)建了一類(lèi)具有不同親疏水性骨架、100%疏水側(cè)鏈、不同胺類(lèi)（單胺或雙胺）封端的新型聚β氨基酯材料庫(kù)，并與其他輔料如膽固醇、輔助脂質(zhì)和聚乙二醇脂質(zhì)等組合形成聚合物-脂質(zhì)納米顆粒（Polymer-lipid nanoparticles, PLNPs）。研究發(fā)現(xiàn)，eLogP值可作為預(yù)測(cè)PLNP肝、肺靶向性的重要參數(shù)，即eLogP值越大，越傾向于肝臟表達(dá)，eLogP值越小，越傾向于肺表達(dá)，這一發(fā)現(xiàn)為此類(lèi)材料的后續(xù)優(yōu)化提供了新的理論依據(jù)。本研究進(jìn)一步基于構(gòu)效關(guān)系擴(kuò)展了聚β氨基酯庫(kù)，篩選得到PLNP（7C8C8），其體內(nèi)遞送效率優(yōu)于商業(yè)化產(chǎn)品ALC-0315、SM102和Dlin-MC3-DMA。此外，其具有優(yōu)異的生物相容性，顯示出在蛋白替代療法方面應(yīng)用的巨大潛力。另外，PLNP經(jīng)凍干處理后展現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，在4°C儲(chǔ)存條件下其生物發(fā)光效果可維持至少60天。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，PLNP可以在低至0.2 或0.75 mg/kg的總RNA劑量下實(shí)現(xiàn)約70%的Pcsk9或Angptl3基因編輯效率，而相應(yīng)蛋白水平更可降低90%以上，且雙靶點(diǎn)協(xié)同作用可使低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）水平降低60%。

綜上，該研究構(gòu)建了一類(lèi)高效、特異、安全、穩(wěn)定的體內(nèi)堿基編輯器遞送系統(tǒng)，為相關(guān)疾病的基因治療提供新的方案。

圖：聚合物-脂質(zhì)納米顆粒構(gòu)建示意圖及其在堿基編輯器遞送中的應(yīng)用。

本文第一作者為上海科技大學(xué)李劍峰課題組博士生陳啟明星和碩士生常艷，李劍峰教授與陳佳教授為共同通訊作者，上?？萍即髮W(xué)為第一完成單位和通訊單位。

文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c14041