纳米粒子载体扩大了基因疗法对人眼疾病的有效性

NIBIB资助的研究人员已经创建了纳米颗粒，可以成功地对黄斑小鼠模型进行基因治疗。纳米粒子载体有潜力显着扩大人类盲症等人类眼疾的基因治疗方法的范围和有效性。

基因疗法将编码治疗性蛋白质的DNA传递到眼睛的细胞中，这已使许多眼疾受益。当前的疗法使用病毒载体来递送DNA，但是该方法具有局限性，包括针对病毒载体的免疫应答的发展以及适合病毒的基因大小的局限。

工程师和眼科医生联手解决了病毒载体在治疗盲目眼疾病(如湿性年龄相关性黄斑(AMD))中的局限性。湿性AMD是一种常见的疾病，其特征在于异常的血管生长，损害了眼后部的感光组织。

约翰·霍普金斯大学医学院的研究团队由约旦·格林博士，生物医学工程学，眼科学，肿瘤学，神经外科，材料科学与工程学，化学与生物分子工程学教授以及彼得·A·坎波基亚罗(Peter A.Campochiaro)领导。医学博士，视网膜细胞和分子实验室主任，George S.和Dolores Dor Eccles眼科学和神经科学教授。

这是一次出色的合作，结合了Green博士在创建用于基因传递的纳米颗粒方面的工作以及Campochiaro博士在视网膜疾病方面的专业知识。他们创造的系统有望通过抑制疾病的进展来减少眼疾的衰弱影响并保持视力。”

David Rampulla博士，NIBIB合成生物学和仿生系统计划主任

Campochiaro解释说：“我们之所以能够使用基因疗法来治疗眼疾，是因为眼睛很容易接近，并且很容易吸收携带治疗基因的病毒。” “但是，治疗性蛋白质的表达最终消失了，需要反复注射携带基因的病毒以维持足够水平的治疗性蛋白质。”

重复治疗是有问题的，因为这意味着需要对患者进行频繁的眼部注射。由于患者的免疫系统已开发出可攻击并中和携带基因的病毒的抗体，因此随后的治疗通常不成功。

这就是格林的纳米粒子技术的应用。免疫系统几乎未检测到纳米粒子，也没有明显的抗体研发可在后续治疗中攻击该粒子。另一个期望的特征是纳米颗粒可以携带太大而不能被病毒载体携带的治疗基因。

该团队在大鼠和小鼠中进行了许多实验，结果表明，纳米颗粒非常有效地将基因带入了眼睛的细胞，并产生了大量的蛋白质。蛋白质至少持续制造了八个月，这比目前的治疗方法要大得多，在现行的治疗方法中，必须每1-2个月直接注射治疗性蛋白质。

使用制造血管内皮生长因子(VEGF)的基因进行了一项测试。VEGF诱导眼睛中新血管的生长。如果存在大量VEGF，则血管过度生产会延伸到视网膜并阻碍视力，这是湿性AMD患者的情况。

研究人员给30只大鼠的眼睛注入了带有VEGF基因的纳米颗粒。注射后一个月，大鼠出现异常血管。注射后两个月和五个月，异常血管更加广泛，并且视网膜下有瘢痕形成，类似于未经治疗的湿性AMD患者所见。这验证了基因治疗系统用于创建动物模型的功效和耐用性。

通过递送携带一种基因的纳米颗粒来测试该递送系统的治疗潜力，该基因使一种蛋白能够抑制VEGF。

将抑制性纳米颗粒注射到湿性AMD小鼠模型中，该模型的特征是在人类疾病中见到异常血管的过度产生。注射含有VEGF抑制蛋白基因的纳米颗粒后三周，与对照组小鼠相比，小鼠的异常血管减少了60%。

格林说：“这些结果非常有希望。” “我们已经证明，纳米粒子具有传递能够产生活性治疗蛋白的基因长达数月之久的潜力。” 结果是与直接注射治疗性蛋白质的当前疗法相比有相当大的改进，该疗法需要每月左右重复注射。对纳米颗粒缺乏明显的免疫反应，这也比使用病毒载体进行基因治疗有了显着改善。”

该团队现在正在研究使用纳米粒子系统治疗由于遗传缺陷导致遗传性缺陷而导致视力下降或没有视力的患者。他们希望通过纳米颗粒看到的强大基因表达将使他们能够引入遗传功能已失效的基因的功能版本，并恢复视力。

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