体内基因编辑是一种直接在生物体内进行基因编辑的技术，通过这种方法，可以修复、替换或删除有缺陷的基因，以治疗遗传性疾病或其他相关疾病。CRISPR-Cas9技术通过RNA指导Cas9蛋白精确剪切DNA，具有一次性治愈、高精准度、广泛应用和持久效果等特点。尽管在多种疾病治疗上显示出潜力，但仍需克服脱靶和递送效率等技术难题。
mRNA-LNP和AAV是目前体内基因编辑常用的两种递送工具，它们各自的优缺点如下:
| 递送系统 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| mRNA-LNP | 快速表达、大容量、非整合性 | 肝外组织靶向性较差、暂时性表达 |
| AAV | 表达时间长、组织特异性、高感染效率 | 容量小（~4.5kb）、低频定点整合 |
将mRNA-LNP和AAV组合用于体内基因编辑系统的递送将实现优缺点互补：
目前已有研究将mRNA-LNP和AAV组合用于体内基因编辑，提升了基因编辑的效率，降低了给药剂量。
一位中国学者发表在nature biotechnology的文章评估了单独使用LNP递送SpCas9 mRNA和sgRNA，以及用LNP递送SpCas9 mRNA，AAV5递送gRNA在小鼠肺部的基因编辑效果。给药方式为单独使用LNP递送SpCas9 mRNA和sgRNA组以不同的剂量给药三次，而LNP-mRNA+AAV组则给单剂AAV5-sgRNA，三剂LNP-SpCas9 mRNA，结果显示后者的基因编辑效率比前者高10%~14%。
近日，基因疗法研发公司Tessera Therapeutics联合悉尼大学研究人员在Molecular Therapy上发表研究论文，在鸟氨酸转氨甲酰酶（OTC）缺乏症小鼠及诱导肝增殖的非人灵长类(NHP)中，评估了包封SB100X转座酶mRNA的脂质纳米颗粒（LNP）与AAV-DNA模板共递送的治疗效果。研究表明，mRNA-LNP + AAV组合方式避免了双AAV递送系统带来的转座酶非瞬时表达引起的持续异位和过度转座事件，并有效减少了AAV载体剂量，实现较传统AAV更好的基因编辑效果。
图2 SB100X mRNA和AAV构建体的序列示意图，小鼠全肝裂解物分析
基因编辑领域的头部企业Intellia Therapeutics正在开发一款体内基因治疗药物NTLA-3001，用于α-1抗胰蛋白酶缺乏症（AATD）相关肺病的治疗。该药物的作用原理是将功能性SERPINA1基因靶向插入白蛋白基因位点，使患者能够持续表达功能性AAT蛋白，从而阻止肺病的进展。NTLA-3001用LNP递送Cas9 mRNA和sgRNA，用AAV递送功能性SERPINA1基因，在NHP动物模型给药后，可以产生生理水平的hAAT，已持续一年以上。
图3 NTLA-3001的作用原理及其在NHP动物模型中疗效评估
综上所述，mRNA-LNP和AAV组合用于体内基因编辑，可提高基因编辑效率，大幅减少药物使用剂量，从而提高药物安全性并降低未来基因疗法的成本。
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参考资料：
1.https://doi.org/10.1038/s41587-023-01679-x
2. https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2024.06.021
3. a57908a6-aaca-404d-9072-32471cd3d41e (intelliatx.com)
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