波士頓兒童醫(yī)院和東北大學(xué)的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種CRISPR基因組編輯系統(tǒng)，該系統(tǒng)可抑制三陰性乳腺癌(TNBC)的生長(zhǎng)。一項(xiàng)原理證明研究表明，納米脂質(zhì)凝膠輸送的CRISPR系統(tǒng)旨在靶向已知的癌癥基因，從而使小鼠模型中的腫瘤生長(zhǎng)停止了77%，而沒(méi)有任何證據(jù)證明對(duì)正常組織有毒性。研究小組在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上發(fā)表的論文中寫(xiě)道：“我們的結(jié)果提供了體內(nèi)CRISPR基因組編輯可以阻止TNBC腫瘤進(jìn)展的實(shí)驗(yàn)證據(jù)”，該論文標(biāo)題為“ 三陰性乳腺腫瘤的治療性基因組編輯”。使用非陽(yáng)離子且可變形的納米脂質(zhì)凝膠。”

研究人員解釋說(shuō)，TNBC是所有乳腺癌中最具侵襲性的，并且預(yù)后最差。研究人員由波士頓兒童醫(yī)院血管生物學(xué)項(xiàng)目主任彭國(guó)(Peng Guo)博士和瑪莎·摩西(Marsha Moses)博士領(lǐng)導(dǎo)。TNBC在50歲以下的女性，非裔美國(guó)女性以及攜帶BRCA1基因突變的女性中更常見(jiàn)。研究小組寫(xiě)道：“據(jù)估計(jì)，到2019年，美國(guó)將有超過(guò)32,000名患者被診斷出患有TNBC，占所有新發(fā)乳腺癌病例的12%。” “ TNBC的極具侵略性和轉(zhuǎn)移性，再加上更少的治療選擇，導(dǎo)致所有乳腺癌亞型的死亡率最差，這凸顯了對(duì)新型精密藥物治療TNBC的迫切和未滿足的臨床需求。”

雖然CRISPR基因組編輯顯示出有望作為包括癌癥在內(nèi)的遺傳疾病的潛在治療方法甚至是治愈方法，但實(shí)際上，大多數(shù)臨床上針對(duì)CRISPR的研究都集中在簡(jiǎn)單的單基因疾病上，這些疾病是由單個(gè)基因的缺陷引起的。研究人員指出：“體內(nèi)CRISPR基因組編輯對(duì)更復(fù)雜的多基因疾病(例如TNBC)的治療效果仍不清楚。” “到目前為止，尚未研究體內(nèi)CRISPR基因組編輯作為T(mén)NBC的靶向治療藥物。”

缺乏有效的遞送系統(tǒng)，部分地阻礙了將CRISPR基因組編輯的潛力轉(zhuǎn)化為治療平臺(tái)。病毒介導(dǎo)的CRISPR元件遞送不適合攜帶較大的有效載荷，并且可能在非靶細(xì)胞中引起副作用。另一種方法是將CRISPR有效載荷封裝在陽(yáng)離子聚合物內(nèi)或脂質(zhì)納米顆粒中，但這也可能導(dǎo)致毒性，并且CRISPR元件可能會(huì)被捕獲在細(xì)胞內(nèi)體中，或者在到達(dá)靶細(xì)胞之前被分解。

波士頓兒童醫(yī)院團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的方法將CRISPR系統(tǒng)封裝在由無(wú)毒脂肪分子和水凝膠組成的柔軟的非陽(yáng)離子納米脂質(zhì)體內(nèi)。然后在納米脂質(zhì)凝膠表面上鋪滿靶向ICAM-1的抗體，該蛋白質(zhì)被Moses實(shí)驗(yàn)室在2014年鑒定為T(mén)NBC的新型藥物靶標(biāo)。最初的細(xì)胞攝取研究表明，ICAM-1抗體可有效地將含有CRISPR的納米脂質(zhì)凝膠顆粒特異性地引導(dǎo)至TNBC細(xì)胞。進(jìn)一步的研究表明，與更堅(jiān)硬的納米顆粒不同，靶向腫瘤的軟納米脂質(zhì)凝膠(tNLG)顆粒可以很容易地與腫瘤細(xì)胞膜融合，并將CRISPR有效載荷直接傳遞到細(xì)胞內(nèi)。“…tNLG可以選擇性識(shí)別并結(jié)合TNBC細(xì)胞，而不是正常的乳腺細(xì)胞，這可能會(huì)降低它們?cè)隗w內(nèi)的非特異性毒性，這與我們以前使用ICAM1作為T(mén)NBC靶標(biāo)的發(fā)現(xiàn)是一致的。” “……可變形的tNLGs在體外比其剛性對(duì)應(yīng)物更有效地突破腫瘤內(nèi)皮屏障，從而可以提高其體內(nèi)性能。”正如第一作者郭(Guo)評(píng)論說(shuō)：“使用軟顆?？梢允刮覀兇┩改[瘤。腫瘤更好，沒(méi)有副作用，并且有更多的貨物。我們的系統(tǒng)可以大大增加CRISPR的腫瘤遞送。” 和更大的貨物。我們的系統(tǒng)可以大大增加CRISPR的腫瘤遞送。” 和更大的貨物。我們的系統(tǒng)可以大大增加CRISPR的腫瘤遞送。”

為了將這項(xiàng)技術(shù)作為T(mén)NBC的潛在治療策略進(jìn)行概念驗(yàn)證測(cè)試，研究人員設(shè)計(jì)了CRISPR系統(tǒng)，以Lcn2為靶標(biāo).Lcn2是他們先前發(fā)現(xiàn)的，已經(jīng)積極促進(jìn)乳腺癌進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的已建立的癌癥基因，可以產(chǎn)生tNLG -Lcn2KO納米脂質(zhì)凝膠顆粒。在過(guò)表達(dá)Lcn2的人TNBC細(xì)胞系中進(jìn)行的測(cè)試證實(shí)，tNLG-Lcn2KO系統(tǒng)能夠“有效且高效地進(jìn)行CRISPR基因組編輯”，并在基因轉(zhuǎn)錄本和蛋白質(zhì)水平上均抑制了Lcn2的表達(dá)。CRISPR敲低TNBC細(xì)胞中Lcn2導(dǎo)致通過(guò)抑制上皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)降低腫瘤細(xì)胞的侵襲性和遷移趨勢(shì)，該機(jī)制與促進(jìn)乳腺腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移有關(guān)。

接下來(lái)，他們將tNLG-Lcn2KO注射到帶有TNBC的小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)在給藥后24小時(shí)內(nèi)，ICAM-1引導(dǎo)的顆粒特異地駐留在TNBC上，其含量是使用對(duì)照納米脂質(zhì)凝膠顆粒的1.7倍。他們指出，tNLG-Lcn2KO在小鼠腫瘤中的蓄積水平“明顯高于常規(guī)納米藥物的平均腫瘤蓄積”。

為了評(píng)估系統(tǒng)的治療潛能，TNBC荷瘤小鼠每周接受tNLG-Lcn2KO納米脂質(zhì)凝膠顆粒注射4周，然后讓腫瘤繼續(xù)生長(zhǎng)另外4周。結(jié)果表明，與對(duì)照動(dòng)物相比，tNLG-Lcn2KO治療可將腫瘤體積減少77%，腫瘤重量減少69%。與接受假治療的小鼠的結(jié)果相比，體內(nèi)編輯效率約為81%，導(dǎo)致tNLG-Lcn2KO治療組的lcn2蛋白水平顯著降低。“這些體內(nèi)結(jié)果提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)，表明通過(guò)tNLG進(jìn)行有效的CRISPR基因組體內(nèi)編輯可以產(chǎn)生針對(duì)TNBC腫瘤生長(zhǎng)的有效而特異性的治療益處。”

令人鼓舞的是，沒(méi)有證據(jù)顯示包括肝臟，脾臟和腎臟在內(nèi)的器官發(fā)生與治療相關(guān)的毒性反應(yīng)，這表明“ tNLG的納米制劑相對(duì)安全，可用于體內(nèi)CRISPR基因組編輯。”

作者得出結(jié)論，他們的原理驗(yàn)證研究表明，tNLG制劑具有“將CRISPR基因組編輯轉(zhuǎn)化為癌癥治療中的新型精密藥物的廣闊前景。”使用tNLG作為平臺(tái)遞送藥物也應(yīng)可行他們建議，該系統(tǒng)可以使用其他靶標(biāo)將納米脂質(zhì)凝膠顆粒引導(dǎo)至體內(nèi)TNBC腫瘤，從而靶向TNBC。他們指出，不同的TNBC癌基因，例如PIK3CA，WNT和Notch，也可以作為L(zhǎng)cn2陰性TNBC亞型的替代基因組編輯靶標(biāo)。摩西總結(jié)說(shuō)：“我們的系統(tǒng)可以精確，安全的方式將更多的藥物輸送給腫瘤。”