刘如谦最新论文：优化LNP递送RNP，实现更安全更高效的碱基编辑和先导编辑

摘要：刘如谦教授先后开发了两种精准基因编辑工具——碱基编辑器（Base Editor）和先导编辑器（Prime Editor），相比CRISPR-Cas9，这两种新型基因编辑工具不会产生DNA双链断裂（DSB），被认为是更安全的新一代基因编辑工具。

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

刘如谦教授先后开发了两种精准基因编辑工具——碱基编辑器（Base Editor）和先导编辑器（Prime Editor），相比CRISPR-Cas9，这两种新型基因编辑工具不会产生DNA双链断裂（DSB），被认为是更安全的新一代基因编辑工具。

限制碱基编辑和先导编辑应用的主要障碍是递送，对于体内基因编辑，目前的标准递送方式是使用病毒载体，然而，碱基编辑和先导编辑及其guide RNA超过了慢病毒（LV）和腺相关病毒（AAV）的载体容量限制。此外，这些病毒载体递送后长时间表达基因编辑器，从而增加脱靶编辑（off-target editing）以及旁观者编辑（bystander editing）的风险。病毒载体自身还可能带来整合风险。

因此，相比使用病毒载体递送基因编辑工具进行体内基因编辑，将基因编辑工具以核糖核蛋白（RNP）的形式递送到体内进行基因编辑更安全，然而，RNP的瞬时活性通常难以产生最佳基因编辑效果。

2024年11月28日，刘如谦团队联合加州大学欧文分校的研究人员在 Nature 子刊Nature Biomedical Engineering上发表了题为：Safer and efficient base editing and prime editing via ribonucleoproteins delivered through optimized lipid-nanoparticle formulations 的研究论文。

该研究通过优化脂质纳米颗粒（LNP）配方以核糖核蛋白（RNP）的形式递送碱基编辑器（Base Editor）和先导编辑（Prime Editor），实现了更安全、更高效的基因编辑。

Spark公司开发的AAV基因疗法Luxturna于2017年获得美国FDA批准上市，通过AAV病毒载体递送正确的RPE65基因治疗Leber氏先天性黑蒙症2型（LCA2），真实世界数据显示，治疗效果可持续7年甚至更久，这表明了使用AAV病毒载体递送的转基因可持续表达。

对于核糖核蛋白（RNP），将纯化的蛋白质（例如Cas9）与合成的guide RNA复合，从而无需转录和翻译，可在细胞内最快速地启动基因编辑活性，且持续编辑的时间最短。

在这项最新研究中，研究团队证实了细胞穿透肽（CPP，构建融合蛋白或作为辅料）可以提高递送RNP的效率，并且封装RNP的脂质纳米颗粒（LNP）可以优化以增强RNP的稳定性、递送效率和基因编辑效力。

具体来说，在筛选合适的可电离阳离子脂质并通过优化合成脂质DMG-PEG 2000的浓度后，研究团队表明，使用可电离脂质SM102，通过微流控混合，将腺嘌呤碱基编辑器（ABE）和先导编辑器（Prime Editor）以RNP形式封装在LNP内，相比直接递送裸RNP，可将体内基因编辑效率提高300倍以上，在遗传性视网膜变性小鼠体内日，成功修复了Rpe65基因突变，显示出了视觉功能的恢复，且没有检测到脱靶编辑。