2021年9月，哈佛大学Sabeti实验室研究人员Sharif Tabebordbar团队和麻省理工学院研究员在顶级医学期刊《Cell》上发表了一篇题为" Directed evolution of a family of AAV capsid variants enabling potent muscle-directed gene delivery across species"的研究论文。这项研究发表后，受到科学界广泛关注，因该研究项目开发出一种新的基因递送载体MyoAAV，该新型AAV有潜力使基因疗法更安全和更有效地治疗肌肉疾病。
在这项新的研究中，这些作者描述了他们如何修改AAV的外层蛋白外壳，即所谓的衣壳，以构建MyoAAV。他们使用了一种他们开发的名为“利用转基因RNA在体内表达的AAV衣壳定向进化（Directed Evolution of AAV capsids Leveraging In Vivo Expression of transgene RNA, DELIVER）”的方法做到了这一点。
利用MyoAAV，这些作者将治疗性基因或CRISPR-Cas9基因编辑系统专门递送给肌肉细胞。他们改善了杜兴氏肌营养不良症小鼠模型和X连锁肌管性肌病小鼠模型的肌肉功能，其中杜兴氏肌营养不良症是最常见的遗传性肌肉疾病，而X连锁肌管性肌病是一种更罕见的遗传性肌肉疾病。他们还发现，MyoAAV可以有效地将基因疗法传递给非人类灵长类动物的肌肉和人类肌肉细胞。MyoAAV到达肌肉的效率是目前临床试验中使用的病毒载体的10倍以上，这就意味着降低病毒治疗的剂量的同时，保证了病毒定向转导的效率，从而降低病毒的毒性对肝脏的损伤，据文章所述，MyoAAV可用于传递治疗基因的剂量约低100-250倍，大大提高了基因治疗的安全性。
腺相关病毒(AAV)最早是在20世纪60年代中期从实验室腺病毒(AdV)制剂中发现的，并且很快就在人体组织中发现。AAV具有无致病性、高效的长期基因表达、易于基因操作以及免疫反应低(或在许多情况下缺乏)的特点，这一系列特性使其成为基因递送的重要工具。人们早就知道基因递送会十分困难，但了解到病毒可以将遗传物质转入细胞后，人们希望将它作为基因递送载体。到上世纪70年代，基因编辑工具的发展终于让这一设想成为可能。但AAV基因疗法存在需要解决的问题，那就是AAV在全身注射后主要滞留在肝脏中，这种隔离限制了它其他器官中转导的效率，由于肌肉占人总体重的40%，需要高剂量的携带基因的病毒才能到达全身肌肉，这可能导致肝脏病毒含量高，出现严重的副作用，甚至会导致一些药物受试者死亡。经过十几年的研究，重组腺相关病毒的生物学特性已被深入了解，尤其是其在各种细胞、组织和体内实验中的应用效果方面已经积累了许多资料。在医学研究中，rAAV被用于多种疾病的基因治疗的研究（包括体内、体外实验）；同时作为一种有特点的基因转移载体，还广泛用于基因功能研究、构建疾病模型、制备基因敲除鼠等方面。目前已发现的AAV至少有十几种血清型，它们主要区别在衣壳蛋白Cap的不同，因此导致各种血清型AAV对不同的组织和细胞的不同感染效率。Sharif Tabebordbar博士是哈佛大学Sabeti实验室的主管、研究科学家。Sharif的研究重点是工程化腺相关病毒 (AAV)，以开发组织特异性基因递送载体，并提高 AAV 介导的基因编辑应用中基因递送的安全性。Sharif博士在德黑兰大学获得生物技术学士和硕士学位以及博士学位。哈佛大学发育与再生生物学博士。在攻读博士学位期间，他开发了以在培养物中扩增健康和患病的成年肌肉干细胞，并为使用基因编辑技术纠正这些细胞中的基因突变提供了概念证明。他还为基于体内基因编辑的方法治疗杜氏肌营养不良症 (DMD)的可行性提供了证据， 并研究了将基因编辑成分传递到动物体内后的宿主免疫反应。他的研究成果已发表在多个同行评审期刊上，包括Cell、 Science和Nature Methods。Sharif博士的父亲患有面肩肱型肌营养不良症{FSHD}【FSHD是一种导致人体骨骼肌进行性萎缩的遗传性神经肌肉疾病，为第三大神经肌肉疾病，患病率为2万分之一，目前暂无治疗药物】小时候的Sharif并不知道父亲具体患的是什么疾病，但是他看到父亲行动能力逐渐下降，经常摔倒，Sharif决定要投身于医学研究。Sharif博士出生于伊朗，高中时期优异成绩考入伊朗国家杰出人才发展组织计划的重点高中，之后成功考入伊朗德黑兰大学，主修生物技术。四年半后，他获得了硕士学位，然后开始申请接下来的博士学位。他知道只有在国际顶尖大学的项目对肌肉萎缩症有较多的研究，他最终进入了哈佛大学Wagers博士干细胞与再生生物学实验室进行研究工作。Sharif博士（左）和他的父亲 Jafar、母亲 Tahereh Fallah 和弟弟Shayan Sharif在Wagers博士的实验室工作阶段，Sharif使用基因编辑技术 CRISPR 研究肌肉萎缩症。他试图使用 AAV 将 CRISPR 酶转运到肌肉细胞，这可能会纠正突变。正如其他研究人员遇到的障碍一样，达成这一目的非常有难度。对于开发AAV疗法用于治疗肌肉疾病，目前最有障碍的是很难引导AAV进入肌肉本身。因为大部分被隔离在肝脏中，让递送的问题难以解决。Sharif博士在哈佛大学的研究项目也遇到了关于AAV高剂量的问题。尽管他设法纠正了小鼠的肌肉萎缩症但这并不能保证基因疗法对人类有效。不同的物种，甚至是不同品系的小鼠，对相同的基因疗法可能有不同的反应。并且如果AAV剂量高非常危险且致命。好消息是尽管高 AAV 剂量存在风险，但针对肌肉疾病患者的基因治疗临床试验正在进行中，但目前仅限于儿童。儿童较小的身体可以通过含有较低剂量来达到治疗效果。AAV基因疗法已被批准用于治疗一种致命的肌肉疾病，即脊髓性肌萎缩症{SMA}，药物Zolgensma。
Sharif Tabebordbar博士在实验室工作
这项研究也是Sharif博士近10年在基因疗法领域研究工作的积累，目前Sharif博士正在推进研究的转化工作，该项研究技术有潜力或可应用于 “任何” 组织。
MyoAAV 载体在动物试验中的表现，也增加了Sharif博士将该研究成果推向转化的信心。Sharif博士表示说：“我们团队现在正在寻找产业界合作伙伴，将MyoAAV类衣壳推向临床试验中。”肌营养不良症的基因治疗必须克服临床试验中可能出现的其他挑战，比如如何避免免疫原性和有效进入肌肉干细胞。尽管如此，Sharif博士仍然认为改进后的递送系统 “非常有前景”。
研究人员在一份声明中写道，“这些载体有可能推动基因治疗应用于大量肌肉骨骼疾病中。”“更广泛地说，通过在目标组织或细胞类型中表达转基因的变体，DELIVER 可以帮助病毒载体进化衣壳并靶向任何相关的细胞类型，”Sharif博士 说，他认为DELIVER平台技术的潜力并不局限于肌肉疾病。
2021年10月份Sharif博士与合作者共同创立了一家名为Kate Therapeutics的制药公司，该公司将专注于肌肉疾病的基因治疗，并将工作重心在这一家公司上。
Kate Therapeutics是一家以患者为中心的生物技术公司，开发基于AAV的基因疗法来治疗基因定义的肌肉疾病。我们正在应用直接解决当前基因疗法的关键限制的新技术平台，包括组织特异性递送和基因调控。这些突破有可能提高基因治疗的疗效和安全性，并能够追求更广泛的目标，而这些目标是目前技术难以药物治疗的。Kate Therapeutics总部位于加利福尼亚州圣地亚哥。
