Husker团队在通过基因编辑治疗疾病的竞赛中获奖

Husker 的一对研究小组在美国国立卫生研究院竞赛中被评为第一轮获胜者，该竞赛旨在为患有罕见和常见疾病的人的细胞提供基因组编辑技术的解决方案。

分子营养学教授 Janos Zempleni 和化学教授郭建涛被选为 NIH靶向基因组编辑交付挑战赛第一阶段的获胜者。该挑战赛分三个阶段进行，奖金总额为 600 万美元;内布拉斯加大学林肯分校团队是 2023 年 12 月宣布的30 名首批获奖者之一。

凭借 25,000 美元的奖金，Zempleni 和郭将推进通用牛奶外泌体(牛奶中含有的天然纳米颗粒)的开发，能够将基因编辑器运输到体内的任何位置。

这些可编程的外泌体将是安全的、可扩展的，并且与传统的纳米颗粒不同，它们能够逃避巨噬细胞，即破坏外来物质的免疫系统细胞。

“利用我们的技术，基本上可以治疗人类已知的任何疾病，无论是罕见的还是常见的，”该项目的领导者兼内布拉斯加州通过膳食分子预防肥胖病中心的主任泽普莱尼说。“联邦机构并不太热衷于投资罕见疾病的治疗，因为这需要花费很多钱，但只有少数人受益。

“凭借我们技术的灵活性，我们可以在无需额外成本的情况下提供一个治疗一切疾病的平台，从脑癌等常见疾病，到可能只影响美国 500 人的非常罕见的基因突变。”

该技术将克服使用基因编辑治疗疾病的最重大挑战之一。尽管像 CRISPR-cas9 这样的工具可以删除、修复或替换致病 DNA(这可以阻止癌症中的肿瘤生长或停止有害蛋白质的产生)，但目前没有可靠的方法来保证编辑器能够到达相关的器官或组织患有某种疾病。而且，当基因编辑器确实达到预期目标时，它们通常无法存活足够的数量来改变疾病的进程。

Husker 团队的解决方案结合了 Zempleni 在牛奶外泌体方面全国公认的专业知识和郭在不断发展的生物正交化学领域的广泛技能。根据他之前的研究，Zempleni 知道可以在牛奶外泌体中装载治疗剂并将其部署到体内的特定组织。他还证明了外泌体的生物安全性，这意味着它们不太可能引起患者的不良反应。

但他的工具缺乏多功能性：他需要一种根据当前疾病将外泌体引导至不同位置的方法。

为了实现这一目标，Zempleni 开发了一种方法，使他能够将三种肽(短氨基酸链)附着到每个外泌体的膜上。一种是归巢肽，它引导外泌体结合到体内的特定位点。另一种是“别吃我”肽，它发出生化信号，使外泌体阻止巨噬细胞的破坏。最后一种是所谓的逆融合肽，一旦外泌体进入靶细胞，它就会增强其生存能力。

Zempleni 说，同时使用这三种肽是新颖的，初步数据表明该方法是可行的。但更具创新性的是该团队将肽锚定到外泌体膜上的方法。传统方法将脂质锚插入膜中，然后将肽修饰剂附着到这些锚上。问题是这些脂质被体内其他亲脂性化合物吸引，导致附着的肽脱离和损失。

内布拉斯加州研究小组的方法通过在称为 CD81 的膜蛋白中创建对接位点来克服这个问题，该膜蛋白牢固地扎根于外泌体中，防止脱离。郭正在使用生物正交化学方法在对接位点和肽之间创建稳定的共价连接。他说，这种附着方案赋予了外泌体结构的稳定性和均一性，从而提高了基于牛奶外泌体的疗法的商业可行性。

“如果进入临床试验，FDA 会更容易看出这是一个明确的、同质的结构，而不是随机标记，因为随机标记会导致批次之间的差异，”领导该项目的郭说。内布拉斯加州综合生物分子通讯中心。

Zempleni 和Guo 还在外泌体上附加了多聚组氨酸标签，这使得它们能够以低成本和高纯度进行纯化。该标签很容易移除，以防引起患者不良反应。

用 CRISPR-cas9 货物和其他疗法包装牛奶外泌体是 Zempleni 的长期目标之一。最终，他的目标是与犹他州立大学的转基因家畜专家合作，开发一种山羊或牛，通过其牛奶分泌大量含有基因编辑货物的可编程外泌体，并可能通过定向挑战获得额外资金的支持。肽对接位点。

在这个第一阶段项目中，他将使用先前建立的遗传学和化学方法，使用基因编辑工具加载培养的 MAC-T 细胞(该细胞与牛奶细胞非常相似)。

Zempleni 和Guo 设计的外泌体已经展现出商业潜力。2023 年底，该团队收到通知，他们将获得一项名为“细胞外囊泡及其使用方法”的专利。他们已将该专利中的发明授权给一家私营公司，该公司正在与罗氏公司合作，利用牛乳外泌体技术为脑肿瘤提供 RNA 疗法。

研究人员正在准备TARGETED Challenge 第 2 阶段的申请，该阶段将奖励最多 10 名获奖者 25 万美元，并获得参加第 3 阶段的资格。NIH 将于 2025 年 4 月宣布第 2 阶段的获奖者。