當下，細胞療法已成為最熱門、最具前景的治療手段之一。不過，這種方法需要不斷對其試驗驗證，以確保安全性、有效性、相容性和避免脫靶效應等。
近日， 非病毒載體公司 Mekonos 宣佈與生物技術公司 Neochromosome 建立合作，新合作的重點是利用合成生物學技術開發 “下一代” 細胞和基因療法。
（來源：CISION）
Mekonos 成立於 2017 年，公司總部位於舊金山，2018 年被評為 Fierce 15 Startup。Mekonos 正在開發一種奈米機器人晶片技術，以高度靶向的方式將任何藥物分子遞送到單個細胞中，可用於癌症等疾病的治療。據悉，這種自動化晶片技術平臺擁有數千個單獨移動的奈米針，每個奈米針都塗有藥物分子，能夠將藥物均一地遞送到各型別的細胞中。
其合作方 Neochromosome 總部位於紐約市，是 Opentrons Labworks 的全資子公司。該公司的重點不是對現有基因組進行零碎的編輯，而是設計、編寫和整合數百萬鹼基的 DNA 到細胞中。
達成本次合作，Neochromosome 將利用 Mekonos 開發的非病毒載體平臺遞送有效載荷。
“晶片上的細胞療法”
Anil Narasimha 是 Mekonos 的聯合創始人兼執行長，在伯克利大學的暑期實習中，有幸在該校細胞與發育生物學教授 Gary Firestone 細胞週期生物學實驗室工作，自此奠定了對生物學的興趣。之後，在斯坦福大學讀博後期間結識了具有 MEMS（微機電系統）和矽奈米針研究背景的 Greg Sitters，並同他一起創立了 Mekonos 。
圖丨 Mekonos 現有團隊（來源：Mekonos 官網）
Mekonos 是眾多開發非病毒載體中的一員，該公司開發了一種自動化片上系統遞送平臺 Iris ，該平臺可以使用矽奈米針將核酸、蛋白質複合物或小分子等有效載荷體外直接遞送到單個細胞中，無需病毒載體。
Mekonos 官網顯示，該公司正在晶片上構建細胞療法的未來，它的 “整合片上系統” 平臺使用數千個矽奈米針陣列，可將基因遞送到任何型別的細胞中，這種由 MEMS、微流體和化學驅動的晶片技術是可重複使用的，還可用於一次提供多種治療有效載荷，使 Mekonos 的技術成為治療各種疾病的選擇。
圖丨微流體、機電系統和化學為晶片技術提供動力（來源：Mekonos 官網）
與頂級製藥公司和研究實驗室開展的示範試點專案顯示，使用 Mekonos 的晶片技術向免疫細胞、幹細胞遞送 CRISPR 編輯過的分子或其他有效載荷後，細胞存活率和吸收率都很高。
今年 11 月，該公司完成了 2500 萬美元 A 輪融資，此前，它還完成了 460 萬美元戰略投資。值得一提的是，這兩輪融資都有諾華的身影。
諾華數字 VC 基金前董事 Neil Tiwari 接受採訪時對該公司讚賞有加， “Mekonos 的新技術正在解決細胞和基因治療領域的一個關鍵痛點，該領域已經 20 多年沒有出現重大創新。”
此次與 Neochromosome 合作，Mekonos 旨在基於專有的 Iris 技術幫助合作伙伴遞送新型 Big-DNA 有效載荷到人類誘導多能幹細胞 (hiPSC) 細胞核。通稿指出，本次合作將於 2022 年 1 月在舊金山灣區啟動，預計將在年中取得初步結果。
非病毒載體或將開啟 “下一代” 基因、細胞治療
無論是基因、細胞治療還是核酸藥物，遞送技術都是決定其應用前景的 “命門”，常見的遞送方式有病毒載體和非病毒載體。
圖丨基因治療臨床試驗相關載體使用情況（來源：研究論文）
目前，病毒載體是細胞和基因治療中最常用的遞送載體，包括腺相關病毒（AAV）、逆轉錄病毒（RV）和慢病毒（LV）等。其具有轉染效率高、可特異性靶向組織、生物相容性好等優勢。但是病毒載體也存在免疫原性、遞送容量小、使用次數受限、生產工藝複雜、製備週期很長等問題。
因此，開發更安全有效的新一代遞送載體備受業內期待，其中非病毒載體是一大熱門方向。非病毒載體通常利用人工合成載體材料的物理化學性質介導基因的轉移，與病毒載體相比較，非病毒載體具有安全性高、包裝尺寸大、免疫原性弱、靶向性可控、成本較低和製備更簡單等優點，常見的非病毒載體包括脂質體、分子偶聯受體、聚合物、複合載體和奈米粒子載體等。
以無機奈米粒子為例，其具有易於製備，可進行多樣化的表面修飾等多種優勢，無機奈米粒子載體包括矽 、鐵氧化物、碳奈米管、磷酸鈣 、金屬奈米粒子等。而 Mekonos 採用的是矽奈米針載體，矽奈米粒子表面通常被矽烷醇修飾，這種修飾特性與矽自身的高生物相容性使其能用於轉染。
但與病毒載體相比，非病毒載體的效率仍然相對較低，表達短暫，仍需要改進以確保其穩定性和效力，包括提高宿主細胞核中的轉染效率、載體建立和載體維持以及減少質粒損失、細胞毒性和生產成本的行動。
據不完全統計，目前已上市基因治療有 16 種，其中非病毒載體藥物有三種，包括治療嚴重肢端缺血的 Neovasculogen、治療閉塞性動脈硬化症和血栓閉塞性脈管炎的 Collategene 和治療兒童和成人的脊髓性肌萎縮症的 Spinraza。
今年 2 月發表在 Nature Biotechnology 的一篇文章顯示，非病毒的研究正呈現出逐漸上升的趨勢，較多臨床試驗使用非病毒載體作為病毒載體的替代品，且相關專利數量已經接近全部基因治療專利數量的一半。美國是申請專利最多的國家 (24.04%)，其次是歐洲和中國（14.8%）；相關資料已經表明，我國也是非病毒載體設計和研發的大國。
圖丨非病毒載體專利在各國申請分佈（來源：研究論文）
基因治療目前正從基礎研究向工業藥物開發進行模式轉變，作為一種極具潛力和優勢的遞送方式，以非病毒載體進行基因治療的創新藥物產品未來會不斷湧現，或許某天，非病毒載體藥物和病毒載體藥物在上市基因治療藥物中旗鼓相當，成為有利的新興基因治療產品。
