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Journal of Extracellular Vesicles | 精准递送系统通过ARMM微囊泡实现细胞特异性治疗

Journal of Extracellular Vesicles | 精准递送系统通过ARMM微囊泡实现细胞特异性治疗
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本研究开发了一种基于ARMMs的靶向递送系统,通过NiV衍生融合蛋白与细胞特异性配体的结合,实现了对CD8+ T细胞和PV+神经元的高效、特异性递送,为RNA和CRISPR疗法在精准医学中的应用提供了新的非病毒平台。

 

文献概述
本文《Targeted Intracellular Delivery via Precision Programming of ARRDC1-Mediated Microvesicles》,发表于《Journal of Extrellular Vesicles》杂志,回顾并总结了非病毒载体在细胞特异性递送中的研究进展。研究重点在于通过表面工程改造ARMMs(ARRDC1介导的微囊泡),实现mRNA和CRISPR-Cas9基因编辑工具的精准递送。

背景知识
细胞特异性递送一直是RNA和基因疗法开发中的核心挑战。目前,病毒载体如AAV和慢病毒虽然具有较高的转导效率,但存在基因组整合、免疫原性及组织特异性受限等问题。非病毒系统如脂质纳米颗粒(LNPs)和细胞穿透肽在递送效率、毒性及免疫反应方面仍有不足。ARMMs是一类由细胞膜直接出芽形成的微囊泡,具有天然膜蛋白整合能力,同时避免了内体降解途径,为递送系统提供了一种新的非整合性、非病毒性选择。本研究通过在ARMMs表面展示Nipah病毒(NiV)衍生的融合蛋白与靶向配体,如抗CD8-scFv或GluA4-DARPin,实现对特定细胞类型的高效递送。该方法为递送工具的可编程性与模块化提供了理论基础,也为基因疗法在肿瘤免疫治疗、神经退行性疾病及罕见病中的应用提供了新的技术路径。

 

基因敲除小鼠:通过基因敲除技术使小鼠全身组织和细胞中不表达目标基因,适用于研究基因的全身功能。条件性基因敲除小鼠可实现特定组织或细胞中基因敲除,适用于研究基因在特定生理或病理环境中的作用。

 

研究方法与实验
研究团队通过基因工程手段在HEK293T细胞中表达ARRDC1融合蛋白,并共转染NiV-G和NiV-F蛋白,其中NiV-G蛋白被改造为携带细胞特异性配体(如抗CD8-scFv或GluA4-DARPin)。随后,ARMMs通过超速离心与碘克醇梯度纯化进行分离,并通过NanoFCM、Western blot、免疫金标记及流式细胞术进行表征。动物实验中,Ai14转基因小鼠被用于评估Cre重组酶在CD8+脾细胞和PV+神经元中的递送效率,通过流式细胞术和免疫组化分析验证体内靶向能力。

关键结论与观点

  • CD8-scFv修饰的ARMMs在体外可实现约50%的CD8+ T细胞特异性GFP表达。
  • 在小鼠模型中,CD8-DARPin修饰的ARMMs可实现约7%的CD8+脾细胞Cre介导的tdTomato表达,而对照组仅有约1%。
  • GluA4-DARPin修饰的ARMMs在小鼠前扣带皮层和视觉皮层中实现了超过50%的PV+神经元特异性Cre递送。
  • ARMMs的大小、浓度及产量在表达NiV蛋白后无显著变化,证明其稳定性与可编程性。
  • ARMMs在体外和体内均表现出低毒性,且无显著免疫激活或病理变化。

研究意义与展望
本研究为非病毒递送系统在精准医学中的应用提供了新的范式。ARMMs的模块化设计使其适用于多种疾病模型与细胞类型,未来可进一步优化其递送效率与免疫原性,并探索其在肿瘤免疫治疗、神经调控及遗传病中的治疗潜力。该平台的可编程性也为合成生物学中的细胞工程提供新的工具。

 

神经疾病大小鼠模型:提供多种神经退行性疾病和发育疾病的小鼠模型,涵盖阿尔茨海默病、帕金森病、雷特综合征等。支持条件性敲除、点突变、转基因等多种打靶方式,适用于神经科学、药物研发和基因治疗研究。

 

结语
该研究通过表面工程改造ARMMs,构建了一种可编程、非病毒的靶向递送系统,能够实现对CD8+ T细胞和PV+神经元的高效、特异性递送。该平台为mRNA和CRISPR疗法在精准医学中的应用提供了新的工具,尤其适用于需要避免基因组整合与免疫原性反应的治疗场景。ARMMs的非整合特性、高效载药能力及其表面可编程性,使其成为未来基因治疗和RNA疗法中极具潜力的递送载体。

 

文献来源:
Zhi Qiao, Sengjin Choi, Zunwei Chen, Christian J Buchholz, and Quan Lu. Targeted Intracellular Delivery via Precision Programming of ARRDC1‐Mediated Microvesicles. Journal of Extracellular Vesicles.
纳米抗体人源化 (Llamanade)
纳米抗体(Nbs)最近作为一种有前景的抗体片段,逐渐在生物医学和治疗应用中受到关注。尽管它们具备显著的物理化学特性,但由于 Nbs 来源于骆驼类动物,可能需要进行“人源化”处理,以增强其在临床试验中的应用潜力。Llamanade的作者们系统地分析了基于下一代测序(NGS)数据库和高分辨率结构的 Nbs 的序列和结构特性。他们的研究揭示了 Nbs 的框架多样性,并强调了它们与人类免疫球蛋白 G(IgG)抗体之间的关键差异。此外,他们还识别出了一些保守残基,这些残基可能有助于提高 Nbs 的溶解度、结构稳定性和抗原结合能力,为 Nbs 的人源化提供了重要的参考。