NC：不用再天天吃药？改造钩虫成为肠道内的移动药房

文章标题： Transgenic hookworm secretes anti-tetrodotoxin human single chain antibody

发表期刊：Nature Communications

摘要： 生物制剂、蛋白质和肽类药物，源自活体生物体或细胞系，已成为广泛适应症下的有效治疗方法。然而，静脉注射和频繁剂量的需求增加了成本并限制了依从性，迫切需要创新平台，能够持续、安全且高效地在宿主体内原位持续输送生物制剂。本文介绍了一种生物工程钩虫平台，用于体内制造和递送生物治疗药物。作为概念验证，我们通过将人单链变异片段抗体（s16-HuScFv）插入 Ancylostoma ceylanicum 的分泌组，进行工程化。转基因表达不干扰周围基因表达，且遗传转基因得到确认。s16-HuScFv转基因产物被分泌到宿主循环中，部分中和河豚毒素。鉴于可控人类感染的可用性，我们无病的生物工程钩虫平台提供了下一代方法，解决一系列慢性人类疾病，并通过单剂量给药，有望在人类宿主体内生产和传递生物药物多年。

故事的主角是一种叫“锡兰钩虫”（Ancylostoma ceylanicum）的肠道寄生虫。在正常情况下，它是人们避之不及的寄生虫，但华盛顿大学医学院的米特雷瓦团队偏偏看中了它一个特质：这家伙天生就会在人体肠道里长住，并且很擅长向宿主体内“分泌东西”。那如果把它分泌的东西换成我们需要的药呢？

于是，研究团队尝试了一个大胆的“偷梁换柱”计划——不杀死钩虫，而是改写它的基因，让它变成一座微型制药厂。

采用 仓鼠感染模型编程CRISPR-Cas敲入（KI）方法的A . ceylanicum 示意图。b 通过PCR确认F0卵子（ n =3）中转基因的靶向KI，使用引物5'up F3和CMV R1（预期1061碱基对扩增）。对照包括无供体DNA或核糖核蛋白（RNP）复合物的电穿孔（ n =3）和带供体DNA但无RNP复合物的电穿孔（ n =3）。通过对 Rab11a / b 构成基因的PCR扩增（“Control PCR”，预计扩增1000碱基对）确认了DNA的完整性。c 通过基因组DNA PCR（使用5'up F3和CMV R1引物，预期1061碱基对扩增因子）在仓鼠肠道中回收的F0成体（ n =3）中确认了转基因的靶向KI。通过对 Rab11a / b 构成基因的PCR扩增（“Control PCR”，预计扩增1000碱基对）确认了DNA的完整性。 d 通过PCR确认3只仓鼠宿主F1卵中靶向转基因KI（在感染第18、19和20天采集的卵），使用5'up F3和CMV R1引物（预计1,061碱基对扩增）。DNA的完整性通过对 Rab11/b 构成基因的PCR扩增（“Control PCR”，预计扩增350 bp）得到确认。 e 通过使用ONT测序测序目标基因组区验证转基因敲入。测序在F0转基因卵子上进行（卵池，深绿色;5'up的F3和s16 R引物;（ b ））;F0成虫（单线虫，蓝色;5'up的F3和CMV R1引物;（ c ））和F1转基因卵（卵池，浅绿色;5'up F3和CMV R1引物（ d ））。转基因构造体在 A. ceylanicum 基因组中显示，并展示了用于检测的其他引物。所有ONT测序读段均与预期的转基因组序列完全匹配。

基于仓鼠模型对人类C. ceylanicum感染的程序化CRISPR-Cas敲击示意图。血清从感染WT钩虫的仓鼠和感染TG钩虫的仓鼠中采集。b 通过感染野生型及转基因A. ceylanicum iL3的仓鼠血清中TTX的中和。TTX中和通过离子通道介导剂维拉三胺（V;0.2 mM）和瓦班（O;0.4 mM）对Neura-2a细胞渗透溶解，使用Promega CellTox绿色细胞毒性测定仪，持续长达72小时。TTX中和度量在0%（V + O + TTX，无ScFv时为红色）到100%（V + O，无TTX时为灰色），基于相对荧光单位，并已调整稀释因子。条形代表均值（SEM）的标准误（SEM），基于技术对照的三次技术重复，以及感染WT A. ceylanicum（n = 3，黄色）和电穿转基因A. ceylanicum（表达s16-HuScFv，n = 4，绿色）的仓鼠血清样本不同生物复制的平均标准差。显示了单尾t检验的FDR校正P值，将每个实验组与V + O + TTX中和对照（红色）进行比较。V+O对照组观察到显著性（FDR调整后P=3.2×10 −7 ，t = −85.3，t 95%置信区间 = [−2.132：∞]，效应值= 69.67，自由度= 5），以及s16-HuScFv转基因血清（FDR调整后P = 9.1 × 10- 5 ，t = −10.67，t 95%置信区间 = [−2.015： ∞]，效应大小 = 8.15，自由度 = 5）。

这篇论文用大白话说就是：科学家把一种本来对人有害的肠道寄生虫——钩虫，用基因编辑技术改造成了“体内微型制药厂”。他们给虫子的基因里塞进了一段生产抗体的指令，让它在人的肠道里安家后，能源源不断地往血液里分泌药物。实验已经在仓鼠身上跑通了，虫子造出来的抗体确实进了血，还能部分中和河豚毒素。这个思路最大的颠覆性在于，以后打针吃药可能变成“一次性感染”，虫子在你身体里活好几年，就自动给你供好几年的药。