近日,西湖大學與西湖凝聚體研究團隊自主研發的基于凝聚體基因遞送系統( EASY,the first mammalian coacErvAte-baSed deliverY system)成功入選美國基因與細胞治療學會( ASGCT )年度會議的口頭報告和壁報雙展示,成為本屆大會中唯一入選的基于凝聚體的非病毒、非脂質體的核酸遞送平臺。
EASY系統以天然細胞凝聚體( coacervates )機制為基礎設計,能夠高效遞送多種類型的核酸分子,包括質粒 DNA 、 mRNA 及 CRISPR-Cas9 等基因編輯工具。在多種原代免疫細胞中展現出出色的轉染效率,同時在體內遞送實驗中也取得了顯著效果。
本文將聚焦解析這一新型遞送平臺背后的核心機制,并探討其在非病毒基因遞送領域中的潛力與應用前景。
圖1. 口頭報告和壁報展示概要
基因遞送領域的挑戰與機遇
基因治療很重要,而其成功關鍵在于開發高效安全的基因遞送技術。近來,AAV(腺相關病毒)相關遞送系統,因其安全性、遞送效率、成本等問題正面臨暫停臨床試驗的挑戰。在這一背景下,非病毒載體基因遞送技術成為學術界和產業界關注的焦點。西湖大學研發的基于內源蛋白凝聚體的基因遞送系統(EASY)應運而生,為基因遞送提供了全新的解決方案。
EASY系統:下一代基因遞送的革命性技術
EASY系統(EASY,the first mammalian coacErvAte-baSed deliverY system)是全球首個基于內源蛋白凝聚體的基因遞送系統,由西湖大學與西湖凝聚體研究團隊開發。
自然啟發的創新設計:凝聚體是一種無膜細胞器,由多種生物大分子通過液-液相分離(LLPS)形成,在細胞內參與多種重要生物過程,包括核糖體形成、DNA 損傷修復和信號轉導等。受到這一天然生物學機制的啟發,研究團隊開發了 EASY 系統。
工作原理:EASY 系統的核心是經工程設計的內源蛋白 ProteanFect?。ProteanFect 蛋白分子能夠在體外與各類核酸(包括 mRNA、siRNA 或 質粒DNA)自組裝形成高度規律的球體結構納米顆粒。
圖2. ProteanFect蛋白分子與mRNA可在體外自組裝形成蛋白納米顆粒
遞送過程
- 形成凝聚體:ProteanFect與目標核酸混合,自發形成穩定的納米顆粒;
- 細胞攝取:凝聚體通過細胞主動內吞機制高效進入胞內;
- 核酸釋放:在胞內環境中,凝聚體釋放核酸,保持其活性并實現快速表達;
- 安全降解:載體蛋白通過細胞內天然蛋白代謝路徑降解,顯著降低毒性。

這一獨特機制賦予 EASY 系統以下革命性優勢:
1、超高裝載能力:核酸載量是脂質納米顆粒(LNP)的 50 倍左右;
圖4. ProteanFect和LNP的核酸載量對比
2、多種核酸兼容:可遞送 質粒DNA、mRNA、siRNA、sgRNA、Cas9 mRNA 和 Cas9等多種核酸類型;
3、高效低毒:與傳統電轉等方法相比,實現同等或更高的基因遞送效率,同時顯著降低細胞死亡率,對細胞更加友好;
4、廣譜細胞適用性:可高效遞送基因至多種原代細胞,包括NK細胞、B細胞、造血干細胞等。
突破性解決原代細胞和難轉染細胞轉染問題
作為 EASY 系統的首款商業化產品,ProteanFect系列試劑盒實現在多種原代細胞和難轉染細胞的高效基因遞送與精準基因編輯。
高效轉染原代T 細胞
圖5. ProteanFect轉染人或小鼠原代T細胞24小時后的效果檢測
共遞送 Cas9 mRNA 與 sgRNA,實現原代T細胞的高效基因編輯
圖6. 使用ProteanFect CRISPRMax Cas9試劑盒在人原代T細胞和小鼠原代T細胞中實現高效基因標記,基因編輯效率范圍為67%-88%
共遞送 Cas9 蛋白質與 sgRNA,實現原代 T 細胞的 90%+ 高效基因編輯
圖7. 使用ProteanFect CRISPRMax Ultra小鼠免疫細胞轉染試劑盒對小鼠原代T細胞進行基因編輯
開創基因遞送新時代
在基因治療進入臨床應用的關鍵時期,安全性和有效性成為決定其命運的核心因素。西湖大學和西湖凝聚體研發的 EASY 系統作為非病毒、非電轉、非脂質體的新一代基因遞送技術,通過充分利用生物凝聚體的天然生物學機制,為基因遞送提供了全新方案。
該技術的國際認可不僅是對中國科學創新的肯定,也為全球基因治療領域帶來了新的希望。我們相信,隨著技術的進一步完善和應用拓展,EASY 系統將在基因治療臨床應用中發揮越來越重要的作用,為攻克疑難重癥提供強大武器。
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