基因编辑技术被认为是医学领域的一项革命性进展，能够为多种疾病提供持久的治疗方法。尽管靶向递送至分化细胞，如肝细胞和T细胞取得了进展，但基因编辑在体内递送到干细胞仍具有挑战。要实现持久的治疗反应，可能需要在组织驻留干细胞中进行编辑，以克服分化细胞中定期出现的修复DNA丢失。

肺直接接触外部的“恶劣”环境，具备了超强的防御机制，可有效清除各种颗粒物和病原体。但这也为经由气道的治疗带来了阻碍。理论上来说，由CFTR单基因失活突变导致的囊性纤维化（CF）非常适合基因治疗，但超过27项基因疗法都未能突破坚固的肺屏障而败走。

2024年6月13日，Recode Therapeutics联合德克萨斯大学西南医学中心科学团队，在《Science》发表了一篇研究文章，利用Lung SORT LNPs递送系统，通过静脉给药从基底膜一侧进入肺部，将腺嘌呤碱基编辑器（ABEs）mRNA/gRNA系统递送到肺部干细胞中，在囊性纤维化（CF）模型上，成功纠正了50%的CFTR^R553X突变，实现高效基因修复和CFTR功能恢复。

首先，将SORT特有的五组分5A2-SC8、DOPE、胆固醇、DMG-PEG和DOTAP按一定的摩尔比溶于乙醇制备有机相（34:18:36:36:10用于体外研究；21.6:12:24:24.4:40用于体内研究)。

水相为含RNA的柠檬酸缓冲液（pH=4）中，将水相与有机相以3:1的体积比快速混合，总脂质与RNA的重量比为20:1，制备得到Lung SORT LNPs RNA递送系统。

为了研究Lung SORT LNPs将mRNA编码的ABE递送到肺干细胞的潜力，他们在Ai14 LoxP-stop LoxP tdTomato（tdTom）报告小鼠中，静脉注射LNP-Cre（2mg/kg，48小时后二次注射）。

在小鼠肺部实现长达22个月的体内基因编辑

结果发现，从2天到660天的多个时间点，tdTomato的表达在肺上皮细胞中保持了高度的持续性，超过80%的肺上皮细胞在整个实验期间保持tdTomato的表达。

特别是在肺干细胞中，tdTom表达的比例在早期达到高峰后，虽有所下降，但在长达22个月的时间内仍保持较高水平，显示出基因编辑的长期效果。

通过荧光成像和组织切片分析，他们发现tdTom表达并不局限于干细胞，还广泛分布在多种成熟的肺上皮细胞类型中。

包括大约18%的AT1细胞、20%的AT2细胞、10%的杯状细胞、6%的纤毛细胞和2%的棒状细胞显示出经基因编辑的迹象，这种编辑效果持续了长达360天。

Lung SORT LNPs介导的高效递送到不同类型的肺细胞，并增强了对表达vtnr的细胞的递送

此外，表达玻璃体连接蛋白受体（VtnR）、整合素αVβ3的肺细胞类型，显示出更高的基因编辑效率，这表明VtnR介导的摄取可能在肺细胞中促进了Lung SORT LNPs的内化和基因编辑复合物的递送。

为了评估Lung SORT LNP对遗传性肺病的治疗潜力，他们选择由CFTR突变引起的CF作为代表性模型。

在针对CFTR基因的R553X-F508del复合杂合突变的CF患者源性支气管上皮细胞中（HBE），使用基因编辑NG-ABE8e mRNA-sgR553X LNPs进行治疗，实现了超过95%的DNA校正率，并且恢复了CFTR蛋白的表达和功能。

单独使用LNP-ABE8e递送，使核心糖基化的CFTR表达量增加了一倍，并使完全糖基化、成熟的CFTR表达量增加了5.5倍。

与CFTR调节剂Trikafta（针对F508del突变CF患者的标准治疗）进行联合治疗时，进一步使完全糖基化的CFTR表达量增加了7.8倍。

在患者肺基底细胞中衍生的HBE细胞和CF小鼠模型中实现高效腺嘌呤碱基编辑

随后，他们利用携带人R553X杂合突变的CF小鼠，评估了LNP-ABE介导的基因编辑校正。通过静脉注射LNP-ABE，10天后收集小鼠的肺部组织。分离提取了肺干细胞的基因组DNA，并进行了PCR扩增和NGS分析。

结果发现，在肺干细胞中，目标T7位点的校正率达到了50.0%，整体肺部组织中为12.2%，气管中则为28.7%。这些数据强烈表明LNP-ABE能够在小鼠的肺干细胞中，有效校正导致疾病的特定基因突变。

安全性方面，在实验期间，LNP-ABE治疗未对小鼠的肾脏和肝脏功能造成影响，也未引起组织损伤，显示出良好的安全性和耐受性。

总之，这项研究表明，通过RNA-LNP系统递送基因编辑器到目标细胞，可以高效且精确地进行基因编辑。在肺部组织驻留的干细胞中进行编辑，实现了持久的治疗效果，克服了分化细胞中DNA修复的丢失。

基于Lung SORT LNP递送的ABE碱基编辑技术成功修复了小鼠肺干细胞中的突变，并恢复了囊性纤维化相关蛋白的表达和功能，表明在肺干细胞中进行基因编辑对于遗传性囊性纤维化治疗非常有潜力，有助于开发持久性治疗方法。不过需要注意，小鼠并不具有相应的囊性纤维化表型，必须在更好的动物模型中进行试验，以确定疗效和安全性。