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:
    11003555
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.78万
  • 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 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

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.
摘要 HIV-1感染需要终生抗逆转录病毒治疗,因为它的停止会导致快速病毒 从HIV-1潜伏的细胞/组织储存库反弹。根除或永久沉默的新方法 迫切需要艾滋病毒-1前体来实现艾滋病毒感染的“无菌”治愈,为此,CRIPSR/Cas9 基因组编辑开辟了一条新的道路。在过去的几年里,我们和其他人使用了Cas9中介的 在体外、体外和体内进行基因组编辑以切除HIV-1前病毒。临床面临的挑战之一 应用是如何有效、具体和安全地将强大的基因组编辑机器传递给HIV-1 潜伏感染的细胞。本研究的目的是开发新型的合成纳米粒子(NP)。 体内特异性地将Cas9/sgRNA核糖核蛋白(RNP)传递给HIV-1最重要的CD4T细胞 潜在的细胞储集层。我们最近开发了一种新型的合成聚乙二醇-吗啉共聚物(聚乙二醇聚吗啉)。 用于小鼠体内给药的纳米粒系统。我们的初步数据证明了该方法的可行性和 此PEG-pMor NP在多个器官/组织中传递Cas9/sgRNA质粒或RNP的效率导致 体内根除HIV-1前病毒DNA或宿主细胞基因。在这项建议中,一种新颖的针对CD4的设计 将Ankyrin Repeat Protein(DARPin)肽展示在聚乙二醇单核苷酸的表面,实现 在HIV-1感染的人源化小鼠模型中靶向人CD4T细胞的Cas9/sgRNA RNP。在……里面 目的一、我们将在体外和体内建立和鉴定以CD4T细胞为靶点的NP,并确定 CD4DARPin介导的Cas9/双链sgRNA RNP对人原代CCR5基因的切割效率 T细胞(体外)和人源化小鼠模型(体内)。在AIM II中,我们将测定CD4T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AIM III中,我们将评估 CD4T细胞靶向NP体内递送Cas9/四链sgRNA的联合治疗作用 RNP(LTR1/GagD+CCR5-A/B)阻断或延缓HIV-1病毒在人源化小鼠模型中的潜伏反弹 这项高回报的建议侧重于筛选新型的RNP基因组的CD4T细胞特异性递送 编辑切除HIV-1前病毒并禁用HIV-1进入共受体CCR5基因。积极的结果将是 提供了一种新的工具来将Cas9/sgRNA RNP运送到体内的CD4T细胞和/或其他存储细胞,从而 为治疗HIV-1病毒的疗法的发展提供新的途径。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Protein expression/secretion boost by a novel unique 21-mer cis-regulatory motif (Exin21) via mRNA stabilization.
  • DOI:
    10.1016/j.ymthe.2023.02.012
  • 发表时间:
    2023-04-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Zhu, Yuanjun;Saribas, A. Sami;Liu, Jinbiao;Lin, Yuan;Bodnar, Brittany;Zhao, Ruotong;Guo, Qian;Ting, Julia;Wei, Zhengyu;Ellis, Aidan;Li, Fang;Wang, Xu;Yang, Xiaofeng;Wang, Hong;Ho, Wen-Zhe;Yang, Ling;Hu, Wenhui
  • 通讯作者:
    Hu, Wenhui
Aorta in Pathologies May Function as an Immune Organ by Upregulating Secretomes for Immune and Vascular Cell Activation, Differentiation and Trans-Differentiation-Early Secretomes may Serve as Drivers for Trained Immunity.
  • DOI:
    10.3389/fimmu.2022.858256
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Lu Y;Sun Y;Xu K;Saaoud F;Shao Y;Drummer C 4th;Wu S;Hu W;Yu J;Kunapuli SP;Bethea JR;Vazquez-Padron RI;Sun J;Jiang X;Wang H;Yang X
  • 通讯作者:
    Yang X
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  • DOI:
    10.3389/fimmu.2021.678201
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Ni D;Tang T;Lu Y;Xu K;Shao Y;Saaoud F;Saredy J;Liu L;Drummer C 4th;Sun Y;Hu W;Lopez-Pastrana J;Luo JJ;Jiang X;Choi ET;Wang H;Yang X
  • 通讯作者:
    Yang X
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  • DOI:
    10.3389/fimmu.2020.598884
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Ho WZ
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  • DOI:
    10.3389/fcvm.2022.907490
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Shan, Dan;Qu, Ping;Zhong, Chao;He, Luling;Zhang, Qingshan;Zhong, Guoyue;Hu, Wenhui;Feng, Yulin;Yang, Shilin;Yang, Xiao-feng;Yu, Jun
  • 通讯作者:
    Yu, Jun
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