利用细胞外囊泡介导的基因编辑技术治疗成年小鼠的非综合征性进行性听力损失

《Science Translational Medicine》：Extracellular vesicle–mediated gene editing for the treatment of nonsyndromic progressive hearing loss in adult mice

基因编辑治疗非综合征性耳聋的微流控外泌体递送系统研究。开发μDES系统高效封装sgRNA:Cas9至外泌体，在小鼠模型中注射后显著降低突变Myo7a mRNA并维持听力功能。

　　

编辑总结

尽管基因编辑已被提出作为治疗某些单基因导致听力损失的方法，但腺相关病毒载体的有限包装能力限制了其应用范围。在这项研究中，Pan及其同事开发了一种基于微流控液滴的细胞外囊泡（EV）电穿孔系统（μDES），能够高效地将单导向RNA-CRISPR相关蛋白9核蛋白复合物装载到EV中。在体外对μDES产生的EV进行了表征后，研究人员将这些装载了载体的EV注射到会发展为常染色体显性进行性听力损失的小鼠的左耳中，结果发现突变型Myo7a mRNA水平降低，并且在注射6个月后通过听觉脑干反应显示出听力功能得以保留。这项研究证明了通过EV进行基因编辑以治疗非综合征性听力损失的概念可行性。——Melissa L. Norton

摘要

基因治疗的临床转化面临挑战，部分原因在于当前递送方法的局限性。在此，我们报道了一种高效的非病毒基因编辑方法，该方法利用携带单导向RNA（sgRNA）-CRISPR-Cas9核蛋白（RNP）复合物的细胞外囊泡（EV）进行体内基因治疗。通过采用高通量微流控液滴电穿孔系统（μDES），与传统的高压脉冲电穿孔相比，我们将RNP复合物装载到EV中的效率提高了10倍，处理通量增加了1000多倍。μDES通过施加直流电控制的低电压（最高60伏）使膜暂时通透，从而实现有效的货物封装，同时保持了EV在蛋白质和形态学层面的完整性。在常染色体显性进行性听力损失的Myo7a^WT/Sh1小鼠模型中（该模型可能模拟人类的MYO7A相关DFNA11听力损失），我们利用横截面和全切片共聚焦成像技术证明了RNA通过EV有效递送到耳蜗毛细胞中。在4周大的Myo7a^WT/Sh1小鼠中，通过后半规管注射RNP-EVs后，Myo7a^Sh1信使RNA表达水平降低，且通过听觉脑干反应显示听力得到保留。这项研究展示了μDES产生的RNP-EVs在基因编辑治疗进行性非综合征性听力损失方面的潜力。