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:
    10591410
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.61万
  • 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 2023-07-31
  • 项目状态:
    已结题

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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