Nature Communications: 一种新的GalNAc-Lipid纳米颗粒可以有效肝内递送

导读

脂质纳米粒已被证明在一系列治疗方式的肝脏递送中具有实用价值，通常通过低密度脂蛋白受体介导的内吞作用递送货物。对于缺乏足够低密度脂蛋白受体活性的患者，如纯合子家族性高胆固醇血症患者，需要另一种策略。在这里，我们展示了在一系列小鼠和非人类灵长类动物研究中使用结构引导的合理设计来优化GalNAc-Lipid纳米颗粒，该纳米颗粒允许低密度脂蛋白受体非依赖递送。在接受针对Angptl3基因的CRISPR碱基编辑治疗的低密度脂蛋白受体缺陷的非人灵长类动物中，在纳米颗粒表面引入优化的基于GalNAC的去唾液酸糖蛋白受体配体后，肝脏编辑从5%增加到61%，非靶向组织的编辑最少。在野生型猴子中也注意到了类似的编辑，服用6个月后，持久的血液Angptl3蛋白减少了89%。这些结果表明，GalNAc-Lipid纳米颗粒可以有效地为具有完整低密度脂蛋白受体活性的患者以及患有纯合子家族性高胆固醇血症的患者提供服务。

论文ID

题目：GalNAc-Lipid nanoparticles enable non-LDLR dependent hepatic delivery of a CRISPR base editing therapy

译名：GalNAc-Lipid纳米粒可实现非LDLR依赖的CRISPR碱基编辑疗法的肝脏递送

期刊：Nature Communications                                  

IF：17.694

发表时间：2023.5

通讯作者单位:美国Verve治疗公司

DOI号：https://doi.org/10.1038/s41467-023-37465-1

主要内容

基于先前的证据表明，添加GalNAc-Lipid靶向配体可以促进siRNA和ASO治疗药物的肝脏递送，研究者描述了一系列实验，以优化和验证GalNAc-LNP能够通过LDLR非依赖途径递送CRISPR碱基编辑治疗。

这些结果支持几个结论。首先，通过系统地设计和筛选各种GalNAc-脂类，研究者确定了一种构型和LNP配方，能够有效地编辑Angptl3基因的CRISPR碱基。较长的聚乙二醇间隔物比较短的间隔物更有效；较长的间隔物所提供的更大的运动范围和与颗粒的距离可能会提高成功结合ASGPR的可能性。DSG脂质锚的性能也优于其他锚结构，表明它优化了在颗粒上的停留时间，并且不干扰内体逃逸。有了有效的配基，观察到需要相对较低的表面密度的GalNAcLipid，实际上，对于增强ASGPR介导的摄取和细胞内递送来说，这是最佳的。其次，优化的GalNAc-LNP实现了独立于LDLR的高效编辑。在体内研究发现，Ldlr+/+、Ldlr+/-、和 Ldlr-/-的编辑程度几乎相同。第三，在小鼠身上的这一发现很好地转化为LDLR缺乏的NHP灵长类动物模型，这是以前没有显示过的结果。在使用LDLR缺陷和野生型NHP的研究中，GalNAc-LNP实现了平均肝脏编辑率为61%到64%，血液Angptl3蛋白降低率为89%到90%。第四，观察到的编辑主要限于目标肝组织，其他地方的编辑很少，可能反映了ASGPR的肝脏特异性表达模式。第五，在GalNAc-LNP基础编辑药物治疗6个月后，观察到Angptl3蛋白稳定而有效的减少，这表明有可能产生持久甚至永久的治疗效果。第六，这些疗法在体内的NHP中耐受性良好，ALT、AST和细胞因子短暂升高，在14天内恢复到基线水平。

GalNAc-脂类的结构和初步筛选

这些结果应该在几个潜在限制的背景下进行解释。首先，尽管这些结果表明GalNAc-LNP有可能提供一种基础编辑药物来有效地灭活Angptl3基因，但还需要进行额外的研究，以评估基因组中其他位置的任何编辑(“非靶标编辑”)。其次，野生型NHP模型中Angptl3的失活预计不会影响循环中的低密度脂蛋白浓度，从而限制了临床前疗效的读数。在evinacumab中也注意到了类似的观察结果，先前在食蟹猴模型中的一项研究发现，即使在高剂量给药后，低密度脂蛋白-C浓度也没有变化。尽管依文那单抗在非人类灵长类动物中注意到的低密度脂蛋白-C缺乏变化，但这种药物与HOFH患者的低密度脂蛋白-C降低47%以及在经过最大限度药物治疗后低密度脂蛋白-C升高的非低密度脂蛋白胆固醇患者的低密度脂蛋白-C降低50%有关。第三，尽管CRISPR基础编辑药物的目的是通过一次性给药提供有效的Angptl3减少，但与病毒载体相比，使用LNP递送策略的潜在优势是免疫原性较低，这可能允许Redosing2。如果有必要，有必要进行更多的研究，探索这种方法的潜在效用。

LDLR缺陷小鼠模型的GalNAc-Lipid优化

这些前体研究为VERVE-201的持续开发奠定了基础，VERVE-201是一种基于CRISPR的研究性编辑药物，旨在针对Angptl3基因，永久性地关闭肝脏蛋白质的产生，从而持久地降低低密度脂蛋白-C。这种疗法在解决高风险和高未满足需求的两个患者群体方面具有潜在的实用价值。第一个患者群体是HoFH，这是一种罕见的遗传性疾病，大约每250,000人中就有一人受到影响，其特征是严重的肝脏低密度脂蛋白受体缺乏，导致低密度脂蛋白从循环中的清除受损，低密度脂蛋白浓度是正常水平的几倍，并显著加速动脉粥样硬化。临床上广泛使用的治疗HoFH的大多数疗法--包括他汀类药物、依折麦布和PCSK9抑制剂--都依赖于低密度脂蛋白受体来降低循环中的低密度脂蛋白浓度，因此对HoFH患者的疗效显著降低。在最近的一项关键进展中，针对Angptl3的单抗evinacumab被批准用于纯合子家族性高胆固醇血症，其基础是通过非低密度脂蛋白受体依赖的途径将低密度脂蛋白-C降低47%。虽然这一结果证实了Angptl3失活能够大幅降低低密度脂蛋白的可能性，但临床应用一直很慢，部分原因是每月静脉输液的需求。VERVE-201的第二个目标患者群体是难治性高胆固醇血症，动脉粥样硬化性心血管疾病患者即使在使用口服疗法和PCSK9抑制剂后也未能实现足够的低密度脂蛋白-C降低以防止复发。在用针对PCSK9的siRNA治疗这类患者的临床试验中，32%的参与者没有达到<70 mg/dL的目标低密度脂蛋白-C水平。至于HoFH，先前的临床研究已经证实了Angptl3在这一人群中失活的可能性，观察到使用evinacumab后低密度脂蛋白-C降低了50%。

针对肝脏Angptl3的GalNAc-LNPs对体细胞LDLR缺陷NHP模型中腺嘌呤碱基的编辑

总结

综上所述，研究者开发了结合基于GalNAc的ASGPR靶向配体的LNP递送技术，并在以肝脏体细胞低密度脂蛋白缺乏为特征的HoFH的NHP模型中测试了该技术。在LDLR缺乏的NHP中，携带腺嘌呤碱基编辑货物的GalNAc-LNPs可以有效地编辑肝脏中的靶Angptl3基因，而标准LNPs则不能。同样的GalNAc-LNPs有效地将腺嘌呤碱基编辑货物运送到WT NHP的肝脏。GalNAc-LNPs为基因组编辑疗法的体内有效传递提供了一种有效的新工具。

原文链接

https://doi.org/10.1038/s41467-023-37465-1

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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