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本文聚焦工程化腺相关病毒载体 AAV.CPP.16,其经鼻给药可高效转导啮齿类和灵长类动物气道及肺细胞。研究显示,其介导的基因补充和编辑疗法,在肺纤维化和 SARS-CoV-2 感染模型中展现潜力,为呼吸道疾病基因治疗提供新方向。
研究背景与目的
高效基因递送载体是呼吸及肺部疾病治疗的关键。腺相关病毒(AAV)是常用病毒载体,但野生型 AAV6 和 AAV9 在呼吸道的转导效率仍有提升空间。本研究旨在探讨 AAV9 衍生的工程化载体 AAV.CPP.16 在呼吸道的转导能力及其在肺纤维化和 SARS-CoV-2 感染中的基因治疗潜力。
AAV.CPP.16 在呼吸道的转导效率
在体外培养的人鼻上皮细胞(RPMI 2650)中,AAV.CPP.16 介导的 GFP 荧光强度显著高于 AAV6 和 AAV9。在 C57BL/6J 小鼠中,鼻内给予 AAV.CPP.16 后,鼻腔、气管和肺组织中的 GFP 表达强度均显著优于 AAV6 和 AAV9,且主要转导杯状细胞(MUC5A+)、俱乐部细胞(CC10+)、肺泡 Ⅰ 型细胞(AT1,RAGE+)等呼吸道关键细胞类型。在恒河猴(非人类灵长类动物,NHPs)中,AAV.CPP.16 的转导效率同样显著高于 AAV9,且未在心脏、脾脏、脑等非靶器官检测到明显表达。
AAV.CPP.16 介导的肺纤维化基因治疗
构建表达双功能融合蛋白(VEGF 诱饵受体和抗 TGF-β1 单链抗体片段)的 AAV.CPP.16-IPF 陷阱载体。在博来霉素(BLM)诱导的小鼠肺纤维化模型中,单次鼻内给予该载体可显著减轻肺泡结构破坏和胶原沉积,降低血清中 VEGFα 和 TGF-β1 水平,下调纤维化相关基因(Acta2、Postn、Fn)和炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-1β)的表达,效果与传统药物吡非尼酮(PFD)相当。
AAV.CPP.16 介导的抗 SARS-CoV-2 CRISPR 基因治疗
设计 “一体化” CRISPR-Cas13d 系统,靶向 SARS-CoV-2 高度保守的 RNA 依赖的 RNA 聚合酶(Rdrp)基因。在 HEK293T 细胞和 RPMI 1650 细胞中,AAV.CPP.16 介导的 CasRx-gRNA 可显著抑制 Rdrp 转录。在小鼠模型中,鼻内预给予 AAV.CPP.16-CasRx-gRNA.Interface 可近乎完全阻断 Ad5-Rdrp 在鼻腔的转录,展现出被动预防 SARS-CoV-2 感染的潜力。
讨论与展望
AAV.CPP.16 在啮齿类和灵长类动物中均表现出高效的呼吸道靶向性,其介导的基因治疗在肺纤维化和病毒感染模型中效果显著。尽管存在如未完全阐明靶向机制、IPF 模型缺乏遗传异质性等局限性,但 AAV.CPP.16 仍为呼吸道疾病的基因治疗提供了极具前景的新工具,未来需进一步验证其长期安全性和对真实病毒的抑制效果。