基于 dArc1 衣壳的体外组装蛋白质纳米粒子实现基因编辑递送治疗肌营养不良

《Nature Communications》：In vitro–reconstituted Drosophila Arc capsids deliver gene editors to dystrophic muscle

摘要

治疗性大分子的细胞内递送仍然是生物医学领域的一大挑战。形成衣壳的蛋白质是一种有前景的递送载体，但迄今为止，这些蛋白质要么需要细胞自身的组装过程，要么依赖融合蛋白才能进入细胞，这限制了它们的可扩展性和实用性。在本研究中，我们完全利用纯化的重组蛋白质成分和体外转录的RNA，重新构建了来自Drosophila melanogaster Arc1（dArc1）逆转录元件的衣壳，从而创建了一个完全定义的、无细胞环境下组装的蛋白质纳米粒子系统。我们对dArc1的RNA结合结构进行了改造，使其能够高效地封装mRNA负载物和Cas9核糖核蛋白。实验表明，dArc1衣壳通过与表面受体SORCS2的直接相互作用结合到哺乳动物细胞上。利用这种相互作用，我们证明肌肉注射携带Cas9基因编辑器的dArc1衣壳可以在mdx小鼠（杜兴氏肌营养不良症模型）的肌肉纤维中实现高达18%的外显子跳过，并恢复肌营养不良蛋白的表达。这项工作展示了体外组装的蛋白质纳米粒子在分子递送方面的潜力。