腺相关病毒（AAV）等病毒载体已被用于将基因编辑工具递送至体内多种组织，然而，AAV递送受限于递送货物的尺寸限制，还可能存在整合风险。此外，AAV递送的基因编辑工具会在细胞中长期表达，这增加了脱靶编辑风险。
一些非病毒递送载体，例如脂质纳米颗粒（LNP），通过瞬时递送编码基因编辑器的mRNA（而不是DNA），从而降低了脱靶编辑风险；然而，尽管最近取得了令人鼓舞的进展，但利用LNP递送技术在肝脏外组织实现治疗性基因编辑仍然具有挑战性。因此，需要开发更多的递送策略来克服现有方法的局限性。
近日，Broad研究所刘如谦团队在Nature Biotechnology期刊发表论文，利用定向进化，开发出了第五代工程化类病毒颗粒（v5 eVLP），具有更高的生产效率和递送效率。
eVLP是一种有效的体外和体内递送基因编辑RNP或其他治疗性蛋白的新型递送载体，通过进一步改进eVLP的特性，可以最大限度地发挥其研究和治疗应用的潜力。特别是提高eVLP包装效率或转导效率，以更低的eVLP剂量实现更高效的基因编辑。
在这篇最新研究论文中，研究人员开发了一种定向进化系统，该系统中每个eVLP变体包装的RNP携带的guide RNA具有唯一标识该特定eVLP变体的条形码序列。在对特定性质进行选择后，通过对幸存的带有条形码的guide RNA进行测序，可以确定所需的eVLP变体。
图1. 条形码eVLP进化系统的验证
研究团队利用该系统构建了一系列eVLP衣壳变体库，并进行了筛选，以鉴定出能够提高生产细胞的eVLP产量或增强靶细胞eVLP转导的衣壳变体。
通过结合有益的衣壳突变，研究团队开发了v5 eVLP，其具有更高的RNP包装能力、更好的递送后释放效果、独特的衣壳结构组成，以及比之前最好的第四代（v4）eVLP高出2-4倍的向培养的哺乳动物细胞的递送效率。
图2.衣壳突变的组合提高了eVLP效力
对v5 eVLP的分析表明，这些衣壳突变优化了对核糖核蛋白（RNP）货物的包装和递送，并大大改变了eVLP衣壳结构。
图3. v5 eVLP的表征
总结来说，该研究描述的基于条形码eVLP进化方法，为开发具有改进性能的eVLP奠定了基础，还可能广泛应用于开发克服现有限制的新型递送载体。
参考资料：
Aditya Raguram et al. Directed evolution of engineered virus-like particles with improved production and transduction efficiencies. Nature Biotechnology（2024）
https://www.nature.com/articles/s41587-024-02467-x
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