Cell：利用天然细胞融合蛋白，创造出新型基因治疗递送载体，可特异性靶向骨骼肌

如果我们把细胞比作一间屋子，那么细胞膜就是这间屋子的墙壁，而各种受体就是墙壁上的门窗。然而，这间屋子是“活的”，有时候细胞与细胞也会像泡泡一样融合在一起，这种膜融合过程对于细胞间的分子运动、受精、多核细胞的发育，以及病毒感染至关重要。

2023年4月18日，美国辛辛那提儿童医院医学中心的研究人员在 Cell 期刊发表题为：Enveloped viruses pseudotyped with mammalian myogenic cell fusogens target skeletal muscle for gene delivery 的研究论文。

该研究报道，将骨骼肌特异性细胞融合蛋白——Myomaker和Mymerger构建到用于基因治疗的包膜病毒载体上，从而开发出了用于骨骼肌细胞特异性递送的新型病毒载体。

研究团队表示，局部和全身注射这种重组包膜病毒能给杜氏肌营养不良（DMD）小鼠模型的骨骼肌递送微型抗肌萎缩蛋白（μDystrophin），减轻其病理状况。

上世纪90年代，美国开展了首例基因治疗临床试验，有效恢复重症联合免疫缺陷（SCID）患者的腺苷脱氨酶（ADA）合成，自此开创了基因治疗的先河。

如今，基因治疗发展了四十余年，并在单基因和多基因遗传病、癌症、感染性疾病等难治性疾病中展现出强大的治疗潜力，为治疗选择有限的患者带来了希望。

一般来说，基因治疗是将外源的正确基因片段导入到人体细胞中，以纠正或补偿缺陷和异常基因，从而缓解或治愈疾病的一种治疗手段。基因治疗成功的关键是将外源基因安全、有效地导入到目的细胞中，因此递送载体是其中的关键。

近年来，包膜病毒成为基因治疗的重要载体。相比于常用的腺相关病毒（AAV）载体，治疗性包膜病毒具有其独特的优点，包括更大的包装容量、可以整合到基因组中、可对干细胞进行转导，以及可以重复给药。然而，包膜病毒载体通常使用病毒抗原（如水疱性口炎病毒G蛋白，VSV-G）介导靶细胞的膜融合过程，容易引起机体的免疫反应而导致递送效率相对较低，并且尚未实现全身递送。

在这项最新研究中，研究团队将目光聚焦于那些可以介导膜融合的、细胞中天然存在的分子。他们首先注意到，骨骼肌的发育也需要成肌细胞之间的膜融合事件来形成多核肌纤维。于是，研究团队从骨骼肌细胞中找到了两种肌肉特异性的细胞融合蛋白——Myomaker和Mymerger（分别简称Mymk和Mymg）。

将Myomaker和Myomerger构建到包膜病毒载体上

Myomaker和Myomerger是成肌细胞融合所必需的膜蛋白，其表达在肌肉中受到空间和时间的控制，它们仅在活化的肌原细胞中表达，而在成熟的肌纤维中不表达。更重要的是，当这两种蛋白在其他细胞中表达时，可以诱导正常情况下不融合的细胞发生膜融合。

研究团队将Myomaker和Mymerger构建到包膜病毒基因治疗载体上，并确定这两种细胞融合原可以在功能上替代融合蛋白（例如VSV-G）驱动细胞膜的融合，实现在骨骼肌上的特异性转导。

Mymk-Mymg包膜病毒载体在骨骼肌细胞上驱动膜融合

杜氏肌肉营养不良（DMD），是一种发病率相对较高的致命性神经肌肉遗传病，全世界每3500-5000名新生男婴中就有一人患上该单基因遗传病。具体病因是由表达抗肌萎缩蛋白（Dystrophin）的Dystrophin基因的2号外显子异常复制，基因疗法是治疗DMD的有效方法。

研究团队证明，在DMD小鼠模型中，局部和全身注射Mymk-Mymg包膜病毒载体，可以将优化后的微型抗肌萎缩蛋白（μDystrophin）基因特异性递送到骨骼肌中，并显着减轻了DMD小鼠的病理情况。

Mymk-Mymg包膜病毒载体将μDystrophin基因靶向到骨骼肌细胞中，改善DMD小鼠的病理情况

不仅如此，相比于腺相关病毒（AAV）载体的智能一次性给药，Mymk-Mymg包膜病毒载体可以重复给药，这允许在不同时间点增加基因治疗的剂量，并且该载体还表现出免疫逃逸，减少因发生免疫反应而导致的递送效率降低。

研究模式图

总而言之，这项发表在 Cell 的研究表明，骨骼肌细胞中的天然存在的细胞融合蛋白——Myomaker和Mymerger，可以构建到基于包膜病毒的基因治疗载体上，从而建立一类特异性靶向骨骼肌的专用递送载体，为针对肌肉疾病的基因治疗开辟新道路。

原始出处：

Sajedah M. Hindi， et al. Enveloped viruses pseudotyped with mammalian myogenic cell fusogens target skeletal muscle for gene delivery. Cell，April 18，2023.