$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Terapia genowa stanowi przełomowe podejście w leczeniu chorób genetycznych i nabytych, poprzez wprowadzanie, zastępowanie lub wyciszanie określonych genów w celu przywrócenia normalnej funkcji komórkowej. W ciągu ostatnich dwóch dekad postępy w inżynierii wektorów i strategiach dostarczania znacznie rozszerzyły terapię genową. Wśród różnych opracowanych systemów wektorowych, adeno-assosjowany wirus (AAV) stał się jedną z najbardziej udanych i szeroko stosowanych platform ze względu na korzystny profil bezpieczeństwa, efektywne przeprowadzenie i długotrwałą ekspresję genów zarówno w komórkach dzielących się, jak i nie dzielących się1,2. Do tej pory wiele terapeutyk opartych na AAV otrzymało aprobatę regulacyjną do użytku klinicznego, w tym leczenie atrofii mięśniowej rdzenia kręgowego, dystrofii siatkówki i hemofilii, co oznacza ważne milenium w medycynie translacyjnej3. Szerokie tropizmy i niska immunogenność wektorów AAV umożliwiły również ich zastosowanie w różnorodnych tkankach, w tym w wątrobie, mięśniach, układzie nerwowym centralnym i oku4. W rezultacie AAV stał się wiodącą platformą dla in vivo dostarczania genów, wspierającą trwające badania przedkliniczne i kliniczne ukierunkowane na zaburzenia metaboliczne, neurologiczne i sercowo-naczyniowe.
Mimo niezwykłego sukcesu klinicznego, terapia genowa oparta na AAV napotyka na kilka wewnętrznych wyzwań, które nadal ograniczają jej szersze zastosowanie. Jednym z głównych ograniczeń jest ograniczona pojemność pakietowania genomu kapsydu AAV (~4,7 kb), która ogranicza jego zastosowanie do dostarczania dużych lub wielu terapeutycznych genów5,6. Ponadto biodystrybucja i tropizm komórkowy wektorów AAV są w dużej mierze determinowane przez ich serotypy, z których każdy wykazuje odmienne powinowactwo do określonych tkanek. Chociaż zastosowane zostały rozległe inżynierie kapsydu i strategie wyświetlania peptydów w celu poprawy docelowania do tkanek i efektywności transdukcji, osiągnięcie precyzyjnego i przewidywalnego tropizmu w różnych kontekstach biologicznych pozostaje znaczącą przeszkodą7. Innym krytycznym ograniczeniem jest występowanie przeciwciał neutralizujących (NAbs) przeciwko naturalnym serotypom AAV w populacji ludzkiej. Nawet niskie tytry NAbs mogą znacznie zmniejszyć efektywność transdukcji wektora, ograniczając kwalifikację pacjenta i komplikując wielokrotne dawkowanie8,9. Różne strategie, takie jak racjonalna przeprojektowanie kapsydu, reżimy immunosupresyjne i przemijająca wymiana osocza, zostały zbadane w celu złagodzenie neutralizacji opornej na przeciwciała10,11, jednak te podejścia oferują tylko częściową lub przejściową ulgę. Łącznie te ograniczenia zmniejszają ogólną skuteczność terapeutyczną i powtarzalność dostarczania genów z wykorzystaniem AAV w ustawieniach klinicznych.
W ostatnich latach otoczony dodatkowym wektorem AAV (EV-AAV) został zbadany jako alternatywny wektor z potencjalną możliwością pokonania kilku kluczowych ograniczeń konwencjonalnych AAV12,13,14,15. Podczas pakowania wektora część cząstek AAV może być wydzielany poprzez ścieżki transportu wezykulowego i zostać zamknięta w wezykułach pozakomórkowych. Proces ten jest uważany za zaangażowanie białka uzupełniającego wiązanie do membrany kodowanego przez AAV (MAAP), które ułatwia wyjście wirusa i promuje wiązanie do membrany16,17. Powstałe cząstki EV-AAV wykazują lepszą efektywność transdukcji i zwiększoną odporność na przeciwciała neutralizujące w porównaniu z konwencjonalnym AAV, głównie ze względu na błonę wezykuliarną, która promuje przyjmowanie przez komórki i zapewnia częściowe osłonięcie przed rozpoznawaniem przeciwciał18. Jednak pomimo tych zalet, produkcja EV-AAV nadal jest nieefektywna. Zazwyczaj tylko niewielka frakcja genomów wektora (około 0,5%–12%) jest wydzielana do pożywki kultury jako AAV stowarzyszone z EV, podczas gdy większość pozostaje wewnątrzkomórkowa lub istnieje jako wolne AAV12,13. W konsekwencji wymaga to dużej skali produkcji, aby uzyskać wystarczającą wydajność wektora. Co więcej, wytwarzanie EV-AAV było głównie demonstrowane przy użyciu komórek producentów HEK293T, których EV mogą wykazywać szybkie usuwanie w wątrobie, krótki okres półtrwania w krążeniu i potencjalne zagrożenia bezpieczeństwa biologicznego. Te ograniczenia podkreślają potrzebę bardziej efektywnej i personalizowanej strategii owijania błoną, motywując rozwój platformy AAV owijającej błonę komórkową (CME-AAV) przedstawionej w niniejszym badaniu.
Mezenchymalne komórki macierzyste (MSC) i ich EV były szeroko badane ze względu na ich regeneracyjny potencjał i właściwości uchylające się