Nat Biotech |RNA碱基编辑的临床前概念验证
原创 图灵基因 图灵基因 2022-03-28 07:03
收录于话题#前沿分子生物学技术
Wave Life Sciences的研究人员已经发布了积极的临床前概念验证数据，显示该公司的腺苷脱氨酶作用于RNA（ADAR）介导的RNA碱基编辑技术，可以在非人类灵长类动物（NHPs）中提供有效、持久和特异性的编辑，以及在肝脏治疗应用方面的更广泛潜力。
该出版物标志着研究人员报告的首次通过简化的寡核苷酸方法实现了NHP中的RNA碱基编辑。
在《Nature Biotechnology》上发表的一篇题为“Endogenous ADAR-mediated RNA editing in non-human primates using stereopure chemically modified oligonucleotides”的文章中，Wave研究人员报告说，该公司的GalNAc结合腺嘌呤（A）-肌苷（I）RNA碱基编辑寡核苷酸或“AIMers”能够编辑NHPs肝脏中多达50%的ACTB（β-肌动蛋白）转录本，在一个多月的时间里，编辑水平保持高达40%。
AIMers旨在通过纠正RNA转录本中的单碱基突变，来避免DNA靶向方法引起的基因组永久性变化。AIMers没有使用外源性编辑酶，而是使用ADAR酶，这是一种存在于体内的蛋白质，具有将A变为I的天然能力，细胞将其解读为鸟嘌呤（G）。
Wave断言，这种方法避免了DNA靶向方法产生不可逆转的脱靶效应的风险，并简化了传递过程。
因为I被解读为G翻译机器，Wave的原因，使用ADAR进行序列定向编辑有可能恢复具有导致遗传疾病的单个G到A点突变的转录本。
据估计，有超过32000种致病性单核苷酸多态性，其中约50%可能是ADAR可修饰的。此外，该公司补充说，A-to-I（G）编辑可能通过调节翻译后修饰或蛋白质-蛋白质相互作用来解决非遗传性疾病。
AIMers很短，经过完全化学修饰，并使用新的化学方法——包括专有的PN主链修饰和手性控制——这使其有别于其他ADAR介导的编辑方法。根据研究人员的说法，AIMers可以在体外裸子条件下被几种具有高编辑效率的细胞类型吸收，并且可以与GalNAc结合，这是一种经过验证的肝脏临床递送配体。
Wave研究人员补充说，细胞中存在足够的ADAR活性来支持治疗用途，而不会破坏体内ADAR酶的自然功能。
“有效的体内DNA或RNA碱基编辑历来依赖于工程外源酶（如CRISPR/Cas9）与脂质纳米粒子或病毒载体的联合给药，这使递送和特异性复杂化。我们的方法不会，因此本文代表着基因药物领域的一个重大进步。”Wave Life Sciences的首席技术官Chandra Vargeese博士说。
该论文还总结了基本的设计原则，这些原则使Wave能够通过化学修饰的短寡核苷酸实现高效、持久、高特异性和高暴光性的编辑，并简化了交付。
“自这些数据产生以来，我们一直在不断改进我们的AIMer设计，使我们能够进一步优化多个靶点、细胞类型和组织的编辑效率，并建立多功能治疗平台技术。”Vargeese补充道。
研究人员还表明，基于转录组范围的分析，AIMers在体外和体内都具有高度特异性。在NHPs的体内研究中，当肝脏中的AIMer水平较高时，给药后两天未发现肝毒性迹象。所有动物的ALT和AST水平均在历史数据范围内或以下。
早期一代AIMers旨在纠正SERPINA1转录本中的Z突变——这是alpha-1抗胰蛋白酶缺乏症（AATD）最常见的原因——支持高水平的RNA编辑，从而增加体外原代肝细胞的功能性alpha-1抗胰蛋白酶（AAT）蛋白的分泌量。
Wave总裁兼首席执行官Paul Bolno医学博士在一份声明中说：“我们正在迅速努力为AATD选择我们的第一个AIMer开发候选人，并计划在今年第三季度启动支持IND的毒理学研究。我们还在扩大我们在CNS和肝脏方面的发现工作，我们预计AIMers将在未来成为我们产品线的重要组成部分。”
“独特的化学修饰和Wave科学家的创造力为AIMers提供了巨大的潜在治疗应用，这些令人信服的概念验证数据强调了我们对这种新治疗方式感到兴奋的许多原因。”Bolno补充道。
Wave分别分享了其AATD项目的体内数据，在该项目中，AIMer在转基因小鼠模型中的治疗导致SERPINA1转录本的编辑率约为60%，在19周时，循环AAT血清水平（18.5μm）约为PBS治疗对照组的五倍。Wave还分享了组织学分析结果，表明AIMer治疗的转基因小鼠模型在19周时肝脏聚集减少。
在他们的论文中，Wave研究人员通过分析化学修饰和编辑活动之间的关系，分享了一套设计AIMers的指导原则。他们说，控制骨架立体化学和使用合理放置的PN骨架修饰，可以改善编辑活动——这都是Wave的 PRISM™发现和药物开发平台的功能。
PRISM旨在使基因定义的疾病能够通过多种治疗方式（包括沉默、剪接和编辑）以立体纯寡核苷酸为靶点。PRISM将公司构建立体纯寡核苷酸的能力与对寡核苷酸序列、化学和骨架立体化学如何影响关键药理学特性的洞察力结合起来。
在早期的临床前研究中，Wave研究人员表明，AIMers不需要复杂的递送载体，如病毒载体或脂质纳米颗粒，即可在肝脏、中枢神经系统（CNS）和其他组织中实现持久编辑。
Wave说，除了针对转录组来纠正点突变外，它还在探索利用AIMers通过调节蛋白质-蛋白质相互作用来治疗非遗传性疾病。该公司最近在Deaminet 2022会议上提供了体外概念验证。
“RNA碱基编辑代表了精准医学的下一个前沿领域，我们才刚刚开始意识到它的潜力。随着我们继续推动这门科学，我们期待在未来贡献更多的出版物。”Bolno补充道。