CRISPR-Cas9リボ核タンパク質の全身ナノ粒子デリバリーによる効果的な組織特異的ゲノム編集の実現

Systemic nanoparticle delivery of CRISPR-Cas9 ribonucleoproteins for effective tissue specific genome editing.

• Tuo Wei
• Qiang Cheng
• Yi-Li Min
• Eric N Olson
• Daniel J Siegwart

抄録

CRISPR-Cas9は、DNAを標的化して編集するためにCas9/sgRNAリボ核酸複合体（RNP）に依存する強力な技術として台頭してきた。しかし、RNPを全身に送達できるキャリアが不足しているため、多くの治療標的にアクセスできないのが現状である。ここでは、RNPを効率的に細胞に送達し、筋肉、脳、肝臓、肺などの組織を編集するために修飾脂質ナノ粒子を工学的に設計することを可能にする一般化可能な方法論を報告する。静脈内注入により、マウス肺の6つの遺伝子の組織特異的な多重編集が容易になった。高いキャリアの能力を利用して、複数の遺伝子を容易にノックアウトすることができ、マウスの肝臓や肺の臓器特異的な癌モデルを作成することができました。また、開発したキャリアは、DMDマウスのジストロフィン発現を回復させ、C57BL/6マウスの血清PCSK9レベルを有意に低下させるRNPを送達することができた。この一般化可能な戦略を応用することで、タンパク質送達や精密な遺伝子補正アプローチが可能な様々な疾患ターゲットに対する幅広いナノ粒子開発が促進されると考えられます。

CRISPR-Cas9 has emerged as a powerful technology that relies on Cas9/sgRNA ribonucleoprotein complexes (RNPs) to target and edit DNA. However, many therapeutic targets cannot currently be accessed due to the lack of carriers that can deliver RNPs systemically. Here, we report a generalizable methodology that allows engineering of modified lipid nanoparticles to efficiently deliver RNPs into cells and edit tissues including muscle, brain, liver, and lungs. Intravenous injection facilitated tissue-specific, multiplexed editing of six genes in mouse lungs. High carrier potency was leveraged to create organ-specific cancer models in livers and lungs of mice though facile knockout of multiple genes. The developed carriers were also able to deliver RNPs to restore dystrophin expression in DMD mice and significantly decrease serum PCSK9 level in C57BL/6 mice. Application of this generalizable strategy will facilitate broad nanoparticle development for a variety of disease targets amenable to protein delivery and precise gene correction approaches.