波士頓兒童醫(yī)院(Boston Children's Hospital)的研究人員稱，一種腫瘤靶向CRISPR基因編輯系統(tǒng)可以有效且安全地阻止三陰性乳腺癌的生長(zhǎng)，該系統(tǒng)被封裝在納米凝膠中，并注射到體內(nèi)。他們?cè)谌祟惸[瘤細(xì)胞和小鼠身上進(jìn)行的原理驗(yàn)證研究，提出了一種潛在的基因治療三陰性乳腺癌的方法。在所有乳腺癌中，三陰性乳腺癌的死亡率最高。美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊(PNAS)近日在網(wǎng)上報(bào)道了這項(xiàng)新的專利保護(hù)策略。

三陰性乳腺癌(TNBC)缺乏雌激素、孕酮和HER2受體，占所有乳腺癌的12%。這種情況在50歲以下的婦女、非洲裔美國(guó)婦女和攜帶BRCA1基因突變的婦女中更為常見。手術(shù)、化療和放療是治療這種高度侵襲性、頻繁轉(zhuǎn)移的癌癥的少數(shù)選擇，而這種癌癥迫切需要更有效的靶向治療。

圖片來源：Thomas Splettstoesser (Wikipedia, CC BY-SA 4.0)

這項(xiàng)由波士頓兒童血管生物學(xué)項(xiàng)目的Peng Guo博士和Marsha Moses博士領(lǐng)導(dǎo)的新研究首次成功地使用了靶向CRISPR基因編輯技術(shù)來阻止TNBC腫瘤在體內(nèi)的生長(zhǎng)(通過注射到活的荷瘤小鼠體內(nèi))。這種新系統(tǒng)無毒，可以利用抗體選擇性地識(shí)別癌細(xì)胞，同時(shí)不損傷正常組織。

實(shí)驗(yàn)表明，CRISPR系統(tǒng)能夠鎖定乳腺腫瘤，并敲除一種著名的促進(jìn)乳腺癌的基因--脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2，對(duì)腫瘤組織的編輯效率達(dá)到81%。該方法使小鼠模型的腫瘤生長(zhǎng)速度降低了77%，對(duì)正常組織沒有毒性。

精密的CRISPR遞送

迄今為止，由于缺乏有效的CRISPR傳遞系統(tǒng)，將CRISRP基因編輯技術(shù)轉(zhuǎn)化為疾病治療受到了限制。一種方法是使用病毒來傳遞CRISPR系統(tǒng)，但這種病毒不能攜帶大的有效載荷，如果它"感染"了目標(biāo)細(xì)胞以外的細(xì)胞，可能會(huì)產(chǎn)生副作用。另一種方法是將CRISPR系統(tǒng)封裝在陽(yáng)離子聚合物或脂質(zhì)納米顆粒中，但這些元素可能對(duì)細(xì)胞有毒，而且CRISPR系統(tǒng)往往在到達(dá)目的地之前就被身體捕獲或分解。

新方法將CRISPR編輯系統(tǒng)封裝在由無毒脂肪分子和水凝膠組成的軟"納米凝膠"中?？贵w附著在凝膠表面，然后引導(dǎo)CRISPR納米顆粒到達(dá)腫瘤位置。這些抗體的目的是識(shí)別和靶向ICAM-1，這是Moses實(shí)驗(yàn)室在2014年發(fā)現(xiàn)的一種用于治療三陰性乳腺癌的新型藥物靶點(diǎn)。

由于這些顆粒柔軟而有彈性，它們比硬顆粒更能有效地進(jìn)入細(xì)胞。雖然較硬的納米顆?？梢员患?xì)胞的攝取機(jī)制捕獲，但軟顆粒能夠與腫瘤細(xì)胞膜融合，并直接在細(xì)胞內(nèi)傳遞CRISPR有效載荷。

該研究的第一作者Peng Guo說："使用軟顆粒可以讓我們更好地穿透腫瘤，沒有副作用，而且載藥更多。我們的系統(tǒng)可以顯著增加CRISPR的腫瘤傳遞。"

一旦進(jìn)入細(xì)胞，CRISPR系統(tǒng)就會(huì)清除脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2，脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2是一種促進(jìn)乳腺腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的致癌基因。實(shí)驗(yàn)表明，癌基因的缺失抑制了腫瘤的侵襲性和遷移或轉(zhuǎn)移的傾向。經(jīng)過處理的小鼠沒有顯示出毒性的證據(jù)。

盡管這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是三陰性乳腺癌，但Moses相信，該團(tuán)隊(duì)的CRISPR平臺(tái)也可以用于治療兒童癌癥，而且還可以提供傳統(tǒng)藥物。這些研究正在進(jìn)行中。該團(tuán)隊(duì)正在與一些對(duì)該技術(shù)感興趣的公司進(jìn)行討論。

Moses說："我們的系統(tǒng)可以以精確和安全的方式向腫瘤輸送更多的藥物。"

參考資料：Peng Guo el al.， "Therapeutic genome editing of triple-negative breast tumors using a noncationic and deformable nanolipogel，" PNAS (2019). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1904697116