波士頓兒童醫(yī)院和東北大學(xué)的科學(xué)家們開發(fā)了一種CRISPR基因組編輯系統(tǒng)，可以抑制三陰性乳腺癌(TNBC)的生長。一項(xiàng)校長證明研究表明，設(shè)計(jì)用于靶向已知癌癥基因的納米脂凝膠遞送的CRISPR系統(tǒng)使小鼠模型中的腫瘤生長停止了77%，沒有任何對正常組織有毒性的證據(jù)。“我們的研究結(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)，”該研究小組在他們發(fā)表在“ 美國國家科學(xué)院院刊”上發(fā)表的論文中寫道，該論文標(biāo)題為“ 三陰性乳腺腫瘤的治療性基因組編輯 ” 使用非陽離子和可變形納米脂凝膠。“

研究人員和研究員彭國博士以及波士頓兒童醫(yī)院血管生物學(xué)項(xiàng)目主任Marsha Moses博士領(lǐng)導(dǎo)的研究人員解釋說，TNBC是所有乳腺癌類型中最具攻擊性的，預(yù)后最差。TNBC在50歲以下的女性，非洲裔美國女性和攜帶BRCA1基因突變的女性中發(fā)生率更高。“據(jù)估計(jì)，2019年美國有超過32,000名患者被診斷為TNBC，占所有新發(fā)乳腺癌病例的12%，”該團(tuán)隊(duì)寫道。“TNBC的極端侵襲性和轉(zhuǎn)移性，加上較少的治療選擇，導(dǎo)致所有乳腺癌亞型中最嚴(yán)重的死亡率，凸顯了治療TNBC的新型精確藥物的迫切和未滿足的臨床需求。”

雖然CRISPR基因組編輯顯示有希望作為包括癌癥在內(nèi)的遺傳疾病的潛在治療或甚至治愈，但在實(shí)踐中，大多數(shù)臨床關(guān)注的CRISPR研究都集中在由單個(gè)基因缺陷引起的直接單基因疾病上。“研究人員指出，體內(nèi)CRISPR基因組編輯對更復(fù)雜的多基因疾病(如TNBC)的治療益處尚不清楚。” “到目前為止，尚未研究過體內(nèi)CRISPR基因組編輯作為TNBC的靶向治療藥物。”

將CRISPR基因組編輯的潛力轉(zhuǎn)化為治療平臺的部分原因在于缺乏有效的傳遞系統(tǒng)。病毒介導(dǎo)的CRISPR元件的遞送不適合攜帶大的有效載荷，并且可能潛在地引起非靶細(xì)胞的副作用。另一種方法涉及將CRISPR有效負(fù)載包封在陽離子聚合物或脂質(zhì)納米顆粒內(nèi)，但這也可能導(dǎo)致毒性，并且CRISPR元件可能被捕獲在細(xì)胞內(nèi)體內(nèi)，或在到達(dá)靶細(xì)胞之前被分解。

波士頓兒童醫(yī)院團(tuán)隊(duì)開發(fā)的方法將CRISPR系統(tǒng)封裝在由無毒脂肪分子和水凝膠組成的柔軟非陽離子納米脂凝膠內(nèi)。然后在納米脂凝膠表面上鋪上針對ICAM-1的抗體，ICAM-1是由摩西實(shí)驗(yàn)室在2014年鑒定的一種蛋白質(zhì)，作為TNBC的新藥物靶標(biāo)。初始細(xì)胞攝取研究表明，ICAM-1抗體有效地將含有CRISPR的納米脂凝膠顆粒引導(dǎo)至TNBC細(xì)胞。進(jìn)一步的研究表明，與較硬的納米顆粒不同，軟腫瘤靶向納米脂凝膠(tNLG)顆?？梢院苋菀椎嘏c腫瘤細(xì)胞膜融合，并將CRISPR有效負(fù)載直接傳遞到細(xì)胞內(nèi)。“... tNLGs可以選擇性識別TNBC細(xì)胞并將其與正常乳腺細(xì)胞結(jié)合，這可能會降低其體內(nèi)非特異性毒性，與我們之前使用ICAM1作為TNBC靶標(biāo)的研究結(jié)果一致，“作者說。“...可變形的tNLGs可以在體外更有效地破壞腫瘤內(nèi)皮屏障，而不是它們的僵硬對應(yīng)物，這反過來可以提高其體內(nèi)表現(xiàn)。”作為第一作者，郭評論說，“使用軟顆?？梢宰屛覀兇┩改[瘤更好，沒有副作用，并且貨物更大。我們的系統(tǒng)可以顯著增加CRISPR的腫瘤傳遞。“ 和更大的貨物。我們的系統(tǒng)可以顯著增加CRISPR的腫瘤傳遞。“ 和更大的貨物。我們的系統(tǒng)可以顯著增加CRISPR的腫瘤傳遞。

為了利用該技術(shù)作為TNBC的潛在治療策略進(jìn)行概念驗(yàn)證測試，研究人員設(shè)計(jì)了CRISPR系統(tǒng)以靶向Lcn2，這是他們之前發(fā)現(xiàn)的一種已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的癌癥基因，它可以積極促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生tNLG -Lcn2KO納米脂凝膠顆粒。在過量表達(dá)Lcn2的人TNBC細(xì)胞系中的測試證實(shí)，tNLG-Lcn2KO系統(tǒng)能夠“有效且高效地進(jìn)行CRISPR基因組編輯”，并且在基因轉(zhuǎn)錄物和蛋白質(zhì)水平上抑制Lcn2的表達(dá)。通過抑制上皮至間充質(zhì)轉(zhuǎn)換(EMT)，促進(jìn)乳腺腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的機(jī)制，TNBC細(xì)胞中Lcn2的CRISPR敲低導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞侵襲性降低和遷移傾向。

他們接下來將tNLG-Lcn2KO注射到攜帶TNBC的小鼠中，并發(fā)現(xiàn)在給藥后24小時(shí)內(nèi)，ICAM-1引導(dǎo)的顆粒特異性地歸巢于TNBC，其水平比使用對照納米脂凝膠顆粒高1.7倍。他們指出，tNLG-Lcn2KO在小鼠腫瘤中的積累水平“顯著高于常規(guī)納米藥物的平均腫瘤積累”。

為了評估系統(tǒng)的治療潛力，每周接受含有TNBC的小鼠tNLG-Lcn2KO納米脂凝膠顆粒注射4周，并使腫瘤繼續(xù)生長另外4周。結(jié)果顯示，與對照動物相比，tNLG-Lcn2KO治療使腫瘤體積減少77%，腫瘤重量減少69%。與接受假處理的小鼠的結(jié)果相比，體內(nèi)編輯效率為約81%，導(dǎo)致tNLG-Lcn2KO治療組中l(wèi)cn2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)，即tNLGs有效的體內(nèi)CRISPR基因組編輯可以產(chǎn)生針對TNBC腫瘤生長的有效和特異性治療益處。”

令人鼓舞的是，沒有證據(jù)表明在包括肝臟，脾臟和腎臟在內(nèi)的器官中存在與治療相關(guān)的毒性，這表明“tNLG的納米制劑相對安全地用于體內(nèi)CRISPR基因組編輯”。

作者得出結(jié)論，他們的原理證明研究表明，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確醫(yī)學(xué)的有希望和廣泛的潛力。”使用tNLG作為平臺傳遞也應(yīng)該是可行的。他們建議，使用其他靶標(biāo)靶向TNBC以引導(dǎo)納米脂凝膠顆粒進(jìn)入體內(nèi)TNBC腫瘤。他們指出，不同的TNBC癌基因，如PIK3CA，WNT和Notch，也可作為Lcn2陰性TNBC亞型的替代基因組編輯靶點(diǎn)。“我們的系統(tǒng)能夠以精確和安全的方式為腫瘤提供更多的藥物，”摩西總結(jié)道。