Cell重磅：刘如谦开发新型类病毒载体，安全高效进行体内基因编辑

提到刘如谦，我们首先想到的就是碱基编辑（Base Editor）和先导编辑（Prime Editor）等新型基因编辑工具。不同于CRISPR-Cas9基因编辑，刘如谦团队开发的一系列精准基因编辑工具，不会导致DNA双链断裂（DSB），因此被认为更安全，也更具有临床应用价值。

除了在科研领域接连取得重突破以外，刘如谦还创建了多个基因编辑和治疗领域公司，其创立的基于碱基编辑（Base Editor）的公司 Beam Therapeutics，近日宣布将在今年下半年开展一个人体临床试验，治疗镰状细胞病和β-地中海贫血。其创立的基于先导编辑（Prime Editor）的 Prime Medicine 也获得了超3亿美元大额融资。

对于基因治疗而来，除了基因编辑工具本身，递送载体也同样重要。目前在临床应用的递送载体主要可以分为病毒载体（慢病毒、AAV等）和非病毒载体（LNP等）。但目前这些载体都存在一些不足之处，例如慢病毒载体只能用于体外对细胞的递送，而AVV载体容量较低（只能容纳4.7K碱基长度），而LNP目前只能靶向肝脏等少数器官。

2022年1月11日，刘如谦（David Liu）团队在国际前列学术期刊 Cell 发表了题为：Engineered virus-like particles for efficient in vivo delivery of therapeutic proteins 的研究论文。

刘如谦团队开发了一种工程化类病毒颗粒（Engineered virus-like particles，eVLP），能够克服蛋白复合物递送的多个瓶颈：

1）eVLP是无DNA的，直接递送基因编辑器的核糖核蛋白（RNP），且脱靶性小；

2）eVLP递送的碱基编辑对小鼠肝脏63%的细胞进行了有效编辑，将血清中PCSK9水平降低了78%；

3）eVLP递送的碱基编辑改善了遗传性失明小鼠模型的视觉。

将基因编辑组分以核糖核蛋白（RNP）的形式在体内递送，相比于直接递送核酸，更具安全性优势。

在这项研究中，刘如谦团队开发了工程化的无DNA类病毒颗粒（eVLP），这种类病毒颗粒，是在逆转录病毒的基础上做了大量改造和优化，以克服包装、递送和释放中的瓶颈，这篇论文中的是第四代eVLP，可以有效包装和递送碱基编辑器和CRISPR-Cas9的核糖核蛋白（RNP）形式。能够在人类细胞、小鼠原代细胞和多种小鼠器官和组织（肝脏、大脑、眼睛）中进行有效的基因编辑。

在eVLP中，通过使用不同的糖蛋白，可以改变它们的细胞和器官靶向性。将eVLP单次注射到小鼠体内，可以在不同的器官上进行有效的基因编辑。

刘如谦团队使用eVLP递送了碱基编辑器（Base Editor）的核糖核蛋白（RNP），能够成功编辑63%的小鼠肝脏细胞，并将血清中PCSK9蛋白的水平降低78%。PCSK9基因表达的PCSK9蛋白能够与与肝细胞表面的LDL受体（LDL-R）结合，使LDL-R降解，从而升高血浆中低密度脂蛋白胆固醇水平。降低PCSK9基因的表达或抑制PCSK9蛋白与LDL-R的结合，就能降低血浆中低密度脂蛋白胆固醇水平，从而预防心血管疾病的发生。

刘如谦团队还对人类先天性黑蒙症小鼠模型进行了验证，实验结果显示，eVLP递送的碱基编辑器（Base Editor）的核糖核蛋白（RNP）能够有效修复这种遗传性失明小鼠模型中的基因突变位点，并部分恢复小鼠的视力。

此外，刘如谦团队还对eVLP递送的体外和体内基因编辑的DNA水平和RNA水平的脱靶情况进行了检测，检测结果显示，无论是DNA还是RNA水平，几乎都没有检测到脱靶，相比使用AAV病毒或质粒载体递送优势明显。

总的来说，这些研究结果表明，工程化类病毒颗粒（eVLP）可作为一种有潜力的治疗性大分子递送载体，它结合了病毒和非病毒递送的关键优势，能够将基因编辑工具递送到细胞和器官，实现高效基因编辑，且具有低的脱靶效应，安全性很高。