病毒载体因其能够高效递送CRISPR组分而成为基因治疗研究中的重要工具,特别是在转染难度相对较高的分化细胞中表现出色。然而,不同病毒类型在实现高效体内递送方面各具优劣,生产工艺复杂且成本较高,限制了它们的广泛应用。与质粒相比,病毒载体的生产步骤更加繁琐,需要先将CRISPR组分克隆到转移载体中,再制备为病毒颗粒,这种劳动密集型的过程也加大了规模化生产的难度。
当前主流的CRISPR递送载体包括慢病毒、腺相关病毒(AAV)和腺病毒。这些载体在转导效率、免疫原性及载体容量等方面各具特色,研究人员需要根据实验目标进行适当选择。
基于慢病毒的递送方式
慢病毒因其与电穿孔法相当的基因递送效率,成为CRISPR组分递送的热门工具,特别是在大规模CRISPR文库筛选中优势显著。它能够将转基因整合到宿主基因组中,实现长期表达,这对进行过表达实验具有重要意义。然而,基因组整合所带来的插入突变风险也限制了其在临床体内应用,目前主要用于基础研究以及体外基因修饰,例如已经获得FDA批准的CAR-T癌症疗法和针对β-地中海贫血症的Zynteglo治疗。
需要注意的是,当使用慢病毒递送CRISPR时,Cas9的持续表达可能导致脱靶效应,而可诱导表达系统或整合酶缺陷型慢病毒(IDLV)则能够有效缓解这一问题——IDLV的基因组整合率降低约500倍。虽然其转导效率不及传统慢病毒,但在体外和体内神经元中的递送效率与常规载体相当,为中枢神经系统疾病的治疗提供了独特的潜力。
基于AAV的递送方式
目前,基于腺相关病毒(AAV)的基因递送系统面临两大技术瓶颈:其一是载体容量受限(约42kb),远低于慢病毒的装载能力;其二是转导效率相对较低。针对容量问题,研究者开发了几种解决方案,包括采用较短序列的SaCas9、双载体共递送策略(分别装载Cas9与gRNA),以及通过两个载体递送SpCas9片段以在细胞内形成完整的SpCas功能蛋白。
AAV系统具有独特的临床优势:多样化的血清型选择可实现组织特异性靶向,并结合衣壳定向进化技术(通过体外/体内筛选优化衣壳蛋白)可进一步提升递送的精准度和治疗效果。虽然目前尚未有基于AAV的CRISPR疗法获得FDA批准,但该平台已在其他基因药物中成功应用,例如治疗脊髓性肌萎缩的Zolgensma®,其商业化进程为CRISPR-AAV疗法的临床转化提供了重要参考。
基于腺病毒的递送方式
腺病毒的基因递送系统在安全性方面表现优异,其非整合特性已经通过多个临床试验验证,成为替代慢病毒的一项重要选择。相比AAV和慢病毒,腺病毒具有显著的载体扩增能力,但其高免疫原性可能干扰基因编辑效果。目前,临床应用最广泛的Ad5血清型依赖CAR受体进行细胞转导,这在一定程度上限制了其组织适用性。新研发的Ad5/F35嵌合体成功突破了CAR受体的依赖,同时,gutless腺病毒载体(仅保留必要的包装序列)能够降低免疫原性并扩大载体容量(可达33kb),非常适合用于表达长的或多个转基因。
在临床转化方面,腺病毒载体展现出多重突破:首先,在遗传病领域,EBT-101作为首个静脉注射型CRISPR-HIV治疗载体已启动I/IIa期临床试验;其次,在肿瘤治疗方面,多项临床前研究证实其在靶向实体瘤中的优势。虽然FDA已批准首款腺病毒基因疗法,但基于CRISPR的腺病毒疗法仍处于临床实验阶段。
俄罗斯专享会284在推动基因治疗的研究和应用中发挥着积极的角色,为行业的技术突破与临床转化提供了广阔的平台和机遇。