Cell-specific nanocarrier with endocytic and endosomolytic activities for therapeutic genome editing

具有内吞和内体溶解活性的细胞特异性纳米载体,用于治疗性基因组编辑

基本信息

  • 批准号:
    10001068
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 76.5万
  • 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:
    2019-08-22 至 2022-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract( ! Our goal is to develop novel nanoplatforms for efficient in vivo delivery of genome editing machinery into specific cell types and tissues; nanodelivery systems that are non-toxic and can be used for therapeutic genome editing in human. Regarding nanocarrier, we will engineer the innovative hepatitis E viral nanoparticle (HEVNP) developed by the Cheng (one of the PIs) laboratory, such that cell specific targeting/endocytic ligand will be displayed on the viral nanoparticle surface, and genome editing machinery and endosomolytic peptides will be encapsulated inside the core. HEVNP is resistant to gastric acid environment and therefore can deliver payload to intestine via oral route. We hypothesize that through introduction of stealth peptide elements and cell-type specific targeting ligand on the viral capsid proteins, such novel nanocarrier can deliver gene editing machinery to specific cell type, not only via the oral route, but also via the intravenous route. Our goal is to genome edit intestinal adenomatous polyp cells, intestinal epithelial cells, and intestinal stem cells of ApcMin/+ mice (a mouse model of familial adenomatous polyposis) by correcting a mutant Apc tumor suppressor gene, leading to prevention of new polyp formation and regression of existing polyps (size & number). We will employ the enabling one-bead one-compound (OBOC) and one-bead two-compound (OB2C) combinatorial library methods (invented by Dr. Lam, one of the PIs) to develop D-amino acid containing targeting/endocytic ligands against intestinal adenomatous polyp cells, intestinal epithelial cells, and intestinal stem cells of ApcMin/+ mice. We will use the OBOC method to discover membrane active peptides with endosomolytic activities. These endosomolytic peptides will bind to endosome at pH5 but not to plasma membrane at pH7.2. Specific aims are as follows: UG3 (Phase 1) Aim 1: To design and synthesize OB2C/OBOC combinatorial libraries for the discovery of (a) cell- specific targeting and endocytic peptides, and (b) endosomolytic peptides. Aim 2: (a) To engineer hepatitis E viral nanoparticle (HEVNP) with cell-specific targeting ligands, (b) to design genome editing machinery for GFP, luciferase and Apc correction, and (c) to assemble a series of nanoconstructs encapsulating the genome machinery and endosomolytic peptides. Aim 3: To evaluate the genome editing functions of the nanoconstructs from aim 2, in vitro with murine intestinal enterocytes and adenomatous polyp cells, and in vivo (oral & iv) with Apcmin/+ mice. UH3 (Phase 2) Aim 1, 2 & 3: To scale up the production of the genome editing nanodelivery platform. To perform preclinical pharmacology/toxicology studies in mouse and Rhesus macaques. To collaborate with investigator from SCGE Large Animal Testing Centers on validation of the delivery system. !
抽象的( ! 我们的目标是开发新型纳米平台,以实现基因组编辑的高效体内传递 机械化成特定的细胞类型和组织;无毒且可以的纳米递送系统 用于人类治疗性基因组编辑。关于纳米载体,我们将设计 Cheng(PI之一)开发的创新戊型肝炎病毒纳米颗粒(HEVNP) 实验室,以便细胞特异性靶向/内吞配体将显示在病毒上 纳米颗粒表面、基因组编辑机制和内体溶解肽将被 封装在核心内部。 HEVNP 对胃酸环境有抵抗力,因此可以 通过口服途径将有效负载输送至肠道。我们假设通过引入隐身技术 病毒衣壳蛋白上的肽元件和细胞类型特异性靶向配体,这种新颖的 纳米载体可以将基因编辑机制传递给特定的细胞类型,不仅通过口服途径, 也可通过静脉途径。我们的目标是对肠腺瘤息肉细胞进行基因组编辑, ApcMin/+ 小鼠(家族性遗传小鼠模型)的肠上皮细胞和肠干细胞 腺瘤性息肉病)通过纠正突变的 Apc 肿瘤抑制基因,导致 预防新息肉的形成和现有息肉的消退(大小和数量)。 我们将采用启用一珠一化合物(OBOC)和一珠二化合物 (OB2C) 组合文库方法(由 PI 之一林博士发明)开发 D-氨基 含有针对肠腺瘤息肉细胞的靶向/内吞配体的酸,肠 ApcMin/+ 小鼠的上皮细胞和肠干细胞。我们将使用 OBOC 方法 发现具有内体溶解活性的膜活性肽。这些内体溶解肽 在 pH5 时会与内体结合,但在 pH7.2 时不会与质膜结合。具体目标如下: UG3(第一阶段) 目标 1:设计和合成 OB2C/OBOC 组合文库,以发现 (a) 细胞- 特异性靶向和内吞肽,以及(b)内体溶解肽。 目标 2:(a) 用细胞特异性靶向配体设计戊型肝炎病毒纳米颗粒 (HEVNP), (b) 设计用于 GFP、荧光素酶和 Apc 校正的基因组编辑机制,以及 (c) 组装一系列封装基因组机器和内体溶解的纳米结构 肽。 目标 3:在体外评估目标 2 中的纳米结构的基因组编辑功能 小鼠肠肠上皮细胞和腺瘤性息肉细胞,以及使用 Apcmin/+ 进行体内(口服和静脉注射) 老鼠。 UH3(第二阶段) 目标 1、2 和 3:扩大基因组编辑纳米递送平台的生产。执行 小鼠和恒河猴的临床前药理学/毒理学研究。与合作 SCGE 大型动物测试中心的研究员对输送系统进行验证。 !

项目成果

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