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感染需要生命期抗逆转录病毒治疗,因为其停止导致病毒迅速 从HIV-1潜在的细胞/组织储存中反弹。新颖的射线座或永久沉默的方法 迫切需要HIV-1预科病毒来实现艾滋病毒感染的“无菌”治疗 基因组编辑已经开放了新的途径。在过去的几年中,我们和其他人使用了CAS9介导的 基因组编辑,以激发体外,体内和体内的HIV-1病毒。临床前的挑战之一 应用是如何有效,特别,安全地交付强大的基因组编辑机制到HIV-1 潜在感染的细胞。该提议的目的是为IN开发新型的合成纳米颗粒(NP) CAS9/SGRNA核糖核蛋白(RNP)的体内递送专门为CD4 T细胞,这是最重要的HIV-1 潜在的细胞晶状体。我们最近开发了一种新型的合成PEG-Morpholine共聚物(PEG-PMOR) 在小鼠模型中用于体内药物输送的NP系统。我们的初步数据证明了可行性和 该PEG-PMOR NP的效率在多个器官/组织中提供CAS9/SGRNA质粒或RNP,导致 在体内消除HIV-1病毒DNA或宿主细胞基因。在此提案中,一种新颖的CD4特异性设计 Ankyrin重复蛋白(DARPIN)肽将显示在PEG-PMOR NP的表面上以实现 在HIV-1感染的人源性小鼠模型中,将Cas9/sgrNA RNP靶向递送至人CD4 T细胞。在 目的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对人类主要锻炼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,用于在体内递送Cas9/sgRNA RNP以消除HIV-1病毒DNA。在AIM III中,我们将评估 cas9/Quadruplex sgrna的CD4 T细胞靶向NP的组合治疗潜力 RNP(LTR1/GAGD+CCR5-A/B)在人源化小鼠模型中阻断或延迟潜在的HIV-1病毒反弹。 这个高回报的提议着重于筛选新型CD4 T细胞特异性RNP基因组的递送 经历HIV-1病毒和禁用HIV-1进入的CRECEPTOR CCR5基因的编辑。积极的结果将 提供一种新颖的工具,将Cas9/sgrNA RNP传递到CD4 T细胞和/或其他储层细胞中,从而 为开发治疗HIV-1的疗法提供了新的途径。

项目成果

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