CD4 T cell-targeted nanoparticle in vivo delivery of CRISPR/Cas9 genome editors for HIV cure
CD4 T 细胞靶向纳米颗粒体内递送 CRISPR/Cas9 基因组编辑器以治疗 HIV
基本信息
- 批准号:10374069
- 负责人:
- 金额:$ 74.58万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-04-08 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AIDS/HIV problemAnkyrin RepeatAnti-Retroviral AgentsBiodistributionBiophysicsBlood CirculationCCR5 geneCD4 Positive T LymphocytesCRISPR/Cas technologyCellsChargeClinicDNADataDevelopmentDevicesDrug Delivery SystemsDrug KineticsExcisionGenesGenomeHIVHIV InfectionsHIV therapyHIV-1HumanImmuneImmune responseIn VitroInfectionKnock-outLifeMediatingMicellesMissionMusOrganOutcomePeptidesPharmaceutical PreparationsPlasmidsPolymersProductionProteinsProvirusesPublic HealthRNAResearchRibonucleoproteinsRibonucleotidesSerum ProteinsSmall Interfering RNASpecificitySterilitySurfaceSystemT-LymphocyteTechnologyTestingTherapeuticTissuesToxic effectTransgenic MiceUnited States National Institutes of HealthVaccinesViralVirusantiretroviral therapybiomaterial compatibilitycell suicideclinical applicationcopolymerdesigngenome editinghigh rewardhumanized mouseimprovedin vivolatent HIV reservoirmorpholinemouse modelnanoparticlenanoparticle deliverynovelnovel strategiesnovel therapeuticspre-clinicalresponsescreeningside effectsuccesstargeted deliverytherapeutic developmenttoolvectorviral rebound
项目摘要
SUMMARY
HIV-1 infection requires a life-term antiretroviral treatment because its cessation leads to rapid viral
rebound from the HIV-1 latent cellular/tissue reservoir. Novel approaches to eradicate or permanently silence
HIV-1 proviruses are urgently needed to achieve a “sterile” cure of HIV infection, for which CRIPSR/Cas9
genome editing has opened a new avenue. In the past years, we and others have utilized Cas9-mediated
genome editing to excise HIV-1 provirus in vitro, ex vivo and in vivo. One of challenges before clinical
application is how to deliver effectively, specifically and safely the powerful genome editing machinery to HIV-1
latently infected cells. The objective of this proposal is to develop novel synthetic nanoparticle (NP) for the in
vivo delivery of Cas9/sgRNA ribonucleoprotein (RNP) specifically to CD4 T cells, the most important HIV-1
latent cellular reservoir. We have recently developed a novel synthetic PEG-Morpholine copolymer (PEG-pMor)
NP system for in vivo drug delivery in mouse model. Our preliminary data demonstrated the feasibility and
efficiency of this PEG-pMor NP to deliver Cas9/sgRNA plasmid or RNP in multiple organs/tissues resulting in
eradication of HIV-1 proviral DNA or host cellular genes in vivo. In this proposal, a novel CD4-specific designed
ankyrin repeat protein (DARPin) peptide will be displayed on the surface of the PEG-pMor NP to achieve
targeted delivery of Cas9/sgRNA RNP to human CD4 T cells in HIV-1-infected humanized mouse models. In
Aim I, we will develop and characterize CD4 T cell-targeting NP both in vitro and in vivo and determine the
efficiency of CD4-specific DARPin-mediated Cas9/duplex sgRNA RNP to excise CCR5 gene in human primary
T cells (in vitro) and humanized mouse model (in vivo). In Aim II, we will determine the efficiency of CD4 T cell-
targeting NP for in vivo delivery of Cas9/sgRNA RNP to excise HIV-1 proviral DNA. In Aim III, we will assess
the combinatory therapeutic potential of CD4 T cell-targeting NP in vivo delivery of Cas9/quadruplex sgRNA
RNP (LTR1/GagD+CCR5-A/B) in blocking or delaying latent HIV-1 viral rebound in humanized mouse model.
This high-reward proposal focuses on the screening of novel CD4 T cell-specific delivery of RNP genome
editors to excise HIV-1 provirus and disable HIV-1 entry coreceptor CCR5 gene. The positive outcome will
offer a novel tool to deliver Cas9/sgRNA RNP to CD4 T cells and/or other reservoir cells in vivo, and thus
provide new avenues for the development of therapeutics to cure HIV-1.
概括
HIV-1 感染需要终生抗逆转录病毒治疗,因为停止治疗会导致病毒快速传播
根除或永久沉默 HIV-1 潜伏细胞/组织库的反弹。
迫切需要 HIV-1 原病毒来实现 HIV 感染的“无菌”治疗,为此 CRIPSR/Cas9
在过去的几年里,我们和其他人已经利用了 Cas9 介导的基因组编辑开辟了一条新途径。
基因组编辑在体外、离体和体内切除 HIV-1 原病毒是临床面临的挑战之一。
应用程序是如何有效地、特异地、安全地向 HIV-1 提供强大的基因组编辑机制
该提案的目的是开发新型合成纳米颗粒(NP)。
将 Cas9/sgRNA 核糖核蛋白 (RNP) 体内特异性递送至 CD4 T 细胞(最重要的 HIV-1)
我们最近开发了一种新型合成 PEG-吗啉共聚物 (PEG-pMor)。
我们的初步数据证明了用于小鼠模型体内药物递送的 NP 系统的可行性和有效性。
该 PEG-pMor NP 在多个器官/组织中递送 Cas9/sgRNA 质粒或 RNP 的效率
在此提议中,设计了一种新型的CD4特异性的体内消灭HIV-1前病毒DNA或宿主细胞基因的方法。
锚蛋白重复蛋白(DARPin)肽将展示在PEG-pMor NP的表面以实现
在 HIV-1 感染的人源化小鼠模型中,将 Cas9/sgRNA RNP 靶向递送至人类 CD4 T 细胞。
目标 I,我们将在体外和体内开发和表征 CD4 T 细胞靶向 NP,并确定
CD4特异性DARPin介导的Cas9/双链sgRNA RNP在人原代细胞中切除CCR5基因的效率
T 细胞(体外)和人源化小鼠模型(体内)在 Aim II 中,我们将确定 CD4 T 细胞的效率。
靶向 NP 体内递送 Cas9/sgRNA RNP 以切除 HIV-1 前病毒 DNA 在目标 III 中,我们将评估。
CD4 T 细胞靶向 NP 体内 Cas9/四联体 sgRNA 的联合治疗潜力
RNP (LTR1/GagD+CCR5-A/B) 在人源化小鼠模型中阻断或延迟潜在 HIV-1 病毒反弹。
这项高回报提案的重点是筛选新型 CD4 T 细胞特异性递送 RNP 基因组
编辑者切除HIV-1原病毒并禁用HIV-1进入辅助受体CCR5基因将获得积极结果。
提供了一种将 Cas9/sgRNA RNP 递送至体内 CD4 T 细胞和/或其他储存细胞的新工具,从而
为开发治愈 HIV-1 的疗法提供新途径。
项目成果
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