ARRDC1

▎药明康德内容团队编辑刚刚结束的“BOLD：创新引领，勇赴未来”系列第4期活动——科学转化专场邀请到了生物医药生态圈30位重磅嘉宾分享其对产业发展的看法，这包括大型药企研发掌门、富有成果转化经验的顶尖科学家、与学术界有着密切渊源且新近收获大额融资的全球新锐。药明康德内容团队将与读者分享与其中几位嘉宾的洞见，以更进一步带领读者深入了解这些耕耘在产业前沿创新者对临床药物开发、产业与学术生态圈合作的细致洞见。如欲聆听BOLD系列完整访谈，请扫码文中二维码报名。药明康德内容部：是否能请您为我们的读者介绍一下自己和您的公司？Joseph Nabhan博士：我是Vesigen Therapeutics的首席科学官。我们正在利用一种天然存在的细胞外囊泡——ARRDC1介导的微囊泡（ARMMs）系统来递送治疗载荷，这种囊泡在生理环境下可用于细胞间信号传递。我们对细胞进行改造，使其产生ARMMs并装载治疗载荷，然后纯化这些微粒，以便在各种模型系统中进行评估。ARRDC1介导的微囊泡是在哈佛大学公共卫生学院Quan Lu教授的实验室中发现的。在最初的发现中，研究人员们确定了ARRDC1是这些囊泡形成过程中不可或缺的部分，它在这些囊泡从细胞表面出芽的过程中起着关键作用。在后续研究中，他们发现了这种囊泡的潜在生理作用，并开发出了将各种有效载荷附着在ARRDC1上的方法，这些有效载荷可被引入囊泡的内腔，从而使这种囊泡现在成为了有效载荷的载体。药明康德内容部：在您看来，与大学和研究机构的合作关系在塑造贵公司的技术方法方面发挥了什么作用？Joseph Nabhan博士：合作是决定药物发现和开发成功与否极其重要的因素。在我的职业生涯中，以及在医药公司工作期间，我亲眼目睹了这一点。要想在所有疾病方面都具备所需的科学深度以成功实施一项计划，往往非常具有挑战性。通常情况下，学术实验室在与疾病相关的通路方面拥有深厚的专业知识，而企业正试图对这些通路进行药物研究。而这两者之间的合作对于对各种治疗策略的测试并最终在患者身上潜在疗效的评估至关重要。▲本论坛面向全球观众免费开放，长按识别上方二维码，即可申请观看药明康德内容部：贵公司如何定义有意义的疗法？怎样的疗法可以被认为具差异化与变革性的？你们关注哪些指标或结果？Joseph Nabhan博士：就“有意义的疗法”的衡量标准而言，我认为指的是一种药物或一种治疗策略是安全的、可以改变疾病的，并且优于现有治疗标准的。大胆、差异化或变革性意味着你所做的事情超出了常规。就Vesigen而言，我们正在开发一种全新的治疗递送平台，这种平台从未在患者身上进行过测试。我们正试图利用天然存在的囊泡作为载体，向体内多个可能受疾病影响的细胞类型递送药物。我认为，与小分子和生物制品等标准方法相比，这种方法非常大胆，能够以非常不同和精确的方式解决疾病。药明康德内容部：能请您谈谈贵公司目前取得了哪些进展吗？还有什么障碍或转化壁垒需要克服？下一个里程碑是什么？Joseph Nabhan博士：我们在Vesigen建立非病毒ARMMs递送平台方面取得了重大进展。我们现在可以随时扩大生产规模，重要的是，我们的工艺可以和CDMO很好地接轨，这意味着我们不必建立自己的生产套件，就能生产ARMMs，支持临床试验。我们目前最大的转化障碍是生物分布。我们正在兔、猪和非人灵长类等比啮齿类动物更大的模型中评估ARMM的生物分布。迄今为止，特别是在眼部领域，我们在跨物种转化方面取得了巨大成功，并希望通过不同的给药途径进一步验证生物分布的转化。我们对这些囊泡在广泛的组织类型和细胞类型（尤其是肝外空间）中递送有效载荷的潜力感到非常兴奋。▲ARMMs递送平台的主要优势（图片来源：Vesigen Therapeutics官网）药明康德内容部：未来五年，您希望在您的领域看到什么？Joseph Nabhan博士：我认为我们正在做的事情相当令人兴奋。有很多其他公司也在解决同样的问题，试图治疗目前没有疗法的疾病。我希望看见更多的新模式（比如我们在Vesigen建立的模式）能够进入临床，以及对新平台技术的持续支持，能够为患者带来变革性的疗法，这些都是非常重要的。更具体地说，就我们自己的平台和ARMMs而言，我们正集中大量精力攻克基因组编辑有效载荷的递送问题。此外，我还希望见到我们能更好地了解并最好采用统一的方法来评估临床中此类治疗策略的安全性，这对我们和其他试图提供基因组编辑有效载荷的人来说都是非常有利的。药明康德内容部：您认为将科学研究转化为治疗方法的最大挑战是什么？您认为可能的解决方案是什么？Joseph Nabhan博士：我认为，整个行业和药物开发项目取得成功的关键在于将药物发现项目建立在坚实的基础之上。我们在建立研究最初的基础数据和药物背后的理念时，科学的严谨性极为重要，因为这最终会转化为与相关疾病有关的治疗策略优势。新药研发已经非常艰难，这些基础要素必须非常健全。否则，该方案迟早会崩溃，而最理想的情况是它不会在临床中崩溃。确定合适的模型系统来评估新的治疗策略对临床前工作非常有利，尤其能增强团队对治疗策略转化为患者获益能力的信心。说到患者，了解患者的观点也至关重要，这样才能确定需要解决疾病的哪些具体问题，从而改善患者的生活质量。在早期药物发现项目中，我们往往会忽略这一点，因为我们对需要解决问题的理解与患者的理解大相径庭。药明康德内容部：随着科学技术的飞速发展，您如何设想将科学转化为有意义疗法的未来前景？Joseph Nabhan博士：我们在药物发现工作的各个方面都取得了很大进步，尤其是在临床前方面。例如，过去非常具有挑战性的转录分析或细胞基因组测序如今变得非常容易。因此，当我们考虑构建那些决定我们如何推进项目的初始模块时，这就变得非常有利。但这也进一步延伸到我们正在使用的临床前模型，并最终延伸到患者身上。所有这些随着时间推移而建立起来的技术现在都能让我们跑得更快，学得更多。因此，我们的数据集更加丰富。总之，当我们考虑这些技术时，这些技术让我们能够更快地从工作台或临床前方面转向患者。我希望随着这些技术的通量和灵敏度的提高，它们能帮助我们在对患者进行新疗法评估时获得靶点作用的早期读数，尤其是在可以获得此类测量结果的疾病中。图片来源：123RF药明康德内容部：您所在领域的研发效率和生产力如何？我们能做得更好吗？Joseph Nabhan博士：我们总能做得更好。成为一个高效的组织总是充满挑战，尤其是当你正在建立一个年轻的平台时。一个主要的挑战是能够专注于特定的问题，只处理数量有限的药物发现项目，但建立一个新平台所带来的兴奋有时会让我们无法集中精力。我认为，当我们考虑给药时，需要的是整个组织内部以及整个行业的共同努力，以避免我们在寻找向相同细胞类型提供相同治疗载荷的方法时出现重复。相反，我们要努力使我们所采取的方法或我们所尝试的靶细胞类型多样化，这样我们就能制定出能够应对尽可能多疾病的治疗策略。药明康德内容部：您认为我们在哪些方面有机会降低成本曲线，从而更好地造福患者？Joseph Nabhan博士：研发成本高昂，将早期项目推向临床的道路也充满挑战，障碍重重，尤其是在研究退行性疾病时，比如我们目前正在研究的一些疾病，临床试验时间很长。我认为，作为一家生物医药企业，我们需要做的是与FDA密切合作，确定临床试验中需要记录的最充分的读数，使我们能够加快候选药物从1期到2期再到3期临床的进程，而不会产生非常高昂的成本，这些成本最终会反映在商业化药物的成本上。药明康德内容部：感谢您分享自己的见解！大家都在看▲欲了解更多前沿技术在生物医药产业中的应用，请长按扫描上方二维码，即可访问“药明直播间”，观看相关话题的直播讨论与精彩回放免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。版权说明：本文来自药明康德内容团队，欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。转载授权请在「药明康德」微信公众号回复“转载”，获取转载须知。分享，点赞，在看，聚焦全球生物医药健康创新

CAMBRIDGE, Mass.--(BUSINESS WIRE)-- Vesigen Therapeutics, Inc., a biotechnology company developing a novel non-viral delivery platform for gene editors, RNA, and protein-based therapeutics, today announced eight data presentations at the American Society of Gene & Cell Therapy (ASGCT) 26th Annual Meeting being held May 16-20, 2023 in Los Angeles. New preclinical data demonstrate efficient delivery of large genome editor and guide RNA complexes, providing further support of the Company’s novel delivery platform. Vesigen’s technology comprises engineered forms of a class of naturally existing vesicles to enable efficient functional delivery of complex intracellular payloads, while overcoming challenges observed with other modalities such as tissue specificity and re-dosability. Accepted abstracts are available on the ASGCT website. “Vesigen’s non-viral vehicles, called ARMMs, enable single particle packaging and in vivo delivery of a variety of complex therapeutic payloads,” said Joseph Nabhan, Ph.D., Chief Scientific Officer, Vesigen Therapeutics. “We are excited to share eight poster presentations, at the upcoming ASGCT conference. Our data demonstrate robust functional delivery of large genome editor and guide RNA complexes, including Cas9 and base editors, both in vivo and in vitro. Vesigen is leveraging the differentiated biodistribution of ARMMs, which we think have tremendous potential to lead to meaningful progress in the development of disease-modifying strategies for intractable genetic diseases of the nervous system, and for complex immune disorders through the targeting of well validated nodes in immune cells. We continue to make excellent progress advancing our programs toward the clinic.” The Company will also provide updates on Vesigen’s scalable ARMMs production platform, a novel approach for single particle characterization, as well as RNA packaging and delivery. Details of the poster presentations are listed below. All posters will be presented in the poster hall of the Los Angeles Convention Center at 12 PM PDT. Wednesday, May 17 Title: Targeted Delivery of Genome Editors Complexed with Guide RNA Using ARMMs for Non-Viral In Vivo Delivery Presenting Author: Qiyu Wang, Ph.D. Abstract Number: 498 Title: ARRDC1-Mediated Microvesicles (ARMMs) as a Novel Non-Viral Modality for Efficient Functional Delivery of Adenine and Cytidine Base Editor Proteins Complexed with Guide RNA Presenting Author: Wendy Zhao, Ph.D. Abstract Number: 530 Title: ARMMs as a Versatile Non-Viral Delivery Platform for Therapeutic RNA Molecules Presenting Author: Nelly Valkov, Ph.D. Abstract Number: 560 Title: Scalable Suspension Cell-Based Production and Purification of Engineered ARMMs as a Platform for Non-Viral Therapeutics Presenting Author: Steven Greenway Abstract Number: 561 Title: Novel Approach for Fluorescent Labeling of Intraluminal Protein Payloads in ARMMs as a Model Extracellular Vesicle Presenting Authors: Wendy Zhao, Ph.D. Abstract Number: 562 In collaboration with NanoFCM Thursday, May 18 Title: Biodistribution of Engineered ARRDC1-Mediated Microvesicles for Delivery of Intracellular Payloads In Vivo Presenting Author: Shu-Lin Liu, Ph.D. Abstract Number: 909 Friday, May 19 Title: Delivery of PMP22-targeting shRNA by ARMMs as A Disease-Modifying Therapeutic Approach for Charcot Marie Tooth 1A Presenting Author: Nelly Valkov, Ph.D. Abstract Number: 1307 Title: Production, Purification and Characterization of Engineered ARRDC1-Mediated Microvesicles Using a Scalable Manufacturing Platform Presenting Author: Kristin Luther, Ph.D. Abstract Number: 1321 In collaboration with Lonza About Vesigen Therapeutics Vesigen Therapeutics is a biotechnology company developing a novel, non-viral delivery technology for gene editing, RNA, and protein-based therapeutics. Vesigen’s patented technology, called ARMMs (ARRDC1 Mediated Microvesicles), can be used to precisely deliver a wide range of payloads to a unique set of tissue and cell types. Vesigen has demonstrated highly efficient in vitro and in vivo functional delivery of a range of payloads across multiple cell types and is committed to developing transformative medicines that address current unmet medical needs. ARMMs were discovered and engineered into a drug delivery system at the Harvard T.H. Chan School of Public Health. For additional information visit .

在各种人类疾病的治疗应用中，核酸药物蕴藏巨大的潜力。由于核酸分子相对较大，带负电荷，将其递送进入靶标细胞或者组织的效率很低，递送技术成为限制核酸药物临床转化的主要难题。经过多年的发展，研究员已经开发出多种用来进行体内核酸药物递送的平台技术，例如，病毒载体，化学合成纳米载体（LNPs）等，然而，现有的这些技术还远远不够完善，面临诸多痛点，例如，免疫原性和毒性问题，质量控制，高昂的成本，无法递送穿过特殊的生理屏障（血脑屏障）。最近，细胞分泌到胞外的囊泡（EVs），例如，外泌体（exsomes）开始逐渐成为一种非常有前景的核酸药物递送载体。这些分泌的 EVs 直径在 40-150nm，有着良好的生物相容性，天然镶嵌跨膜或者膜结合型蛋白。这些蛋白能够延长 EVs 在血液中的循环，促进组织靶向性的递送，增强细胞对包封进外泌体内涵物的摄取。2017 年，Sushrut Kamerkar 等人利用传统批量电转的方式（bulk electroporation,BEP）将靶向 Kras 突变基因的 siRNA 或者 shRNA 包封进 CD47 介导的外泌体中，与脂质体相（Liposomes）比，CD47 能够抑制单核细胞的吞噬作用，使得外泌体在血液循环中的滞留时间增长，从而提升外泌体在小鼠胰腺癌模型中的治疗效果。尽管外泌体作为核酸递送载体有着非常多的优势，但是，外泌体的大规模生产存在技术挑战，这极大限制了外泌体的体内应用。首先，只有极其少数的细胞类型才能分泌足够多的可用于临床转化的外泌体。第二，为产生临床级别剂量的外泌体，通常需要数天培养大量的细胞，紧接着进行外泌体纯化，最后将核酸药物包封进外泌体。这一过程中，还存在诸多难点需要优化，例如，如何高效包封特定的 RNA?如何增强细胞分泌外体的能力？如何设计靶向性的外泌体？如何诱导外泌体中的内含物快速释放到细胞质中?有些科学家采用基因工程的手段，优化分泌体生产过程。2018 年，Ryosuke Kojima 等人利用合成生物学的方法，对底盘细胞基因组进行工程化改造，增强涉及外泌体生成和分泌的一系列基因的表达，成功提升底盘细胞外泌体分泌能力、包封 mRNA 效率以及递送效率。Qiyu Wang 等人利用逮捕素结构域的蛋白 1（ARRDC1）介导的微囊泡（ARMMs）包封 RNA。转录反式激活因子蛋白（Tat）能特异性结合携带反式激活反应元件茎环结构的 RNA(TAR)，将 Tat 多肽和 ARRDC1 C 末端融合，目标 mRNA 5'末端融合 TAR，利用 Tat 短肽和 TAR 之间高亲和力的结合，从而将 TAR-mRNA 包封进 ARMMs 微囊泡中。此外，有人还提出设想，采用病毒载体系统在体内转染细胞，将其转化为治疗性外泌体的生产工厂。或者，也可以采用类似于 CART 细胞疗法的做法，在体外转染免疫细胞，将其转化为产生外泌体的母体细胞群体。虽然安全性将是一个问题，但是这种方法可以避开目前体外外泌体生产和批次变化问题。图 1：利用基因工程手段优化提升分泌生产。还有一些人采用非基因工程的手段，增强外泌体的产量。2019 年，吉林大学生命科学学院滕乐生教授与美国俄亥俄州立大学 L. James Lee 教授、德州大学安德森癌症中心 Betty Y. S. Kim 教授共同在 Nature Biomedical Engineering 发表封面文章：Large-scale generation of functional mRNA encapsulating exosomes via cellular nanoporation。他们采用细胞纳米穿孔（cellular nanoporation,CNP）生物芯片刺激细胞产生和释放含有 mRNA/siRNA/microRNA 的外泌体。CNP 系统由纳米孔道微阵列构成，每一个孔道直径在 500nm。在芯片表面培养单层细胞。瞬时电压能够让 buffer 缓冲液中的质粒进入到附着与芯片表面的细胞中，随后，细胞会分泌大量内含从质粒 DNA 中转录而来的 mRNA 的外泌体，与批量电转的方式相比，CNP 系统能够产生多达 50 倍的外泌体和超过 103 倍的外泌体内含物 mRNA，甚至是对一些外泌体分泌本底水平低的细胞也是如此。图 2：细胞纳米穿孔 CNP 系统能够产生大量包封有 mRNA 的外泌体。胶原蛋白的不可逆流失引起的皮肤萎缩是皮肤老化的一个标志。从护肤品或者药物（抗氧化剂，维甲酸酯，肽）到医美设备（激光治疗和合成皮肤填充剂），人们尝试各种办法企图恢复皮肤中损失的胶原蛋白。胶原蛋白能够维持皮肤的强度、紧实度和弹性，然而，这些现有的技术都无法实现内源性胶原蛋白的长期补充替代。刺激负责合成胶原蛋白的成纤维细胞是短期控制皮肤老化的有效方法。然而，随着成纤维细胞的衰老，它们会逐渐丧失增殖和合成胶原蛋白的能力。因此，胶原蛋白的长期替代补充是抗衰老治疗过程中的挑战所在。2023 年，中国医学科学院阜外医院兰峰教授和北京大学深圳研究院的 Andrew S. Lee 教授合作团队采用细胞纳米穿孔（cellular nanoporation,CNP）系统生产包封 COL1A1-mRNA（编码细胞外基质 I 型α胶原蛋白）的外泌体，在光老化小鼠模型中（光照引起真皮层组织中胶原蛋白的耗尽），诱导胶原蛋白形成，并减少皮肤皱纹的形成。而且，他们还发现采用微针阵列皮内递送包封 COL1A1-mRNA 的外泌体，能够使得外泌体在真皮层的分布变得更加均匀，延长胶原蛋白的合成时间。总之，这项研究充分证实分泌体介导的 COL1A1-mRNA 的皮内递送可能成为治疗光老化皮肤的一种有效的蛋白替代疗法。图 3：在 UV-光老化小鼠模型中，采用分泌体递送 COL1A1-mRNA，能够减少真皮层皱纹形成。虽然有一些采用外泌体递送载体的临床试验正在进行，但到目前为止，外泌体市场化的前景并不是很明朗。这其中有一部分原因可能是因为外泌体大规模生产和纯化工艺的不足，还有一部分原因是目前大部分研究聚焦在在开发新的外泌体系统，并通过体外和动物模型以证明其新型外泌体递送系统的潜力，而很少有研究者将精力放在了解或者攻克外泌体临床转化应用过程中所亟待解决的难题上。在大多数外泌体的研究中，研究人员都是通过 100,000×g 的超速离心和 0.22μm 过滤器从细胞上清液中提取外泌体。通过这种方法得到的外泌体随后被用于各种研究，包括体内评估。然而，这种方法是繁琐的，会产生异源的外泌体群体，给临床转化应用带来巨大的挑战。此外，外泌体在体内的半衰期不到 48h，使用外泌体进行治疗递送载体时就需要多次重复给药。但是，无论如何，有一个事实是清楚的：作为一种独特的递送载体，外泌体与 LNPs 和病毒载体有着显著的差异，这将可能改变基因细胞治疗领域未来的发展轨迹。参考文献Nature| Exosomes Facilitate Therapeutic Targeting of Oncogenic Kras in Pancreatic CancerNature Communication| Designer exosomes produced by implanted cells intracerebrally deliver therapeutic cargo for Parkinson’s disease treatment.Nature Communication| ARMMs as a versatile platform for intracellular delivery of macromolecules.Nature Biomedical engineering| Intradermally delivered mRNA-encapsulating extracellular vesicles for collagen-replacement therapy在抗体圈微信公众号回复“JPM23”可下载60 家药企PPT合集。识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。