《Science Advances》CRISPR-Cas9利用低溫休克腫瘤細胞靶向肺癌

來源：作者：人氣：-發表時間：2024-04-02 13:02:00【大中小】

摘要：病毒和非病毒CRISPR-Cas9傳遞載體的一個大問題是它們不能準確地靶向特定的組織或細胞。

浙江大學的科學家們已經開發出一種新的CRISPR-Cas9遞送載體，在治療肺癌方面比脂質納米顆粒(LNPs)更有效。快速液氮治療可以將腫瘤細胞轉化為體內靶向癌癥的基因編輯工具的載體。低溫休克在保留腫瘤細胞結構和表面受體功能的同時，消除了腫瘤細胞的致病性。

在非小細胞肺癌(NSCLC)小鼠模型中，這種裝載CRISPR-Cas9的遞送系統有效地靶向肺部，消融腫瘤并延長生存時間。由于這種液氮冷凍滅活技術，從手術切除、穿刺活檢或其他遺留下來的腫瘤中收集的細胞可以被冷凍，并再次用作基因編輯工具，以對抗癌癥。

這篇題為《Cryo-shocked tumor cells deliver CRISPR-Cas9 for lung cancer regression by synthetic lethality》的研究論文發表在《Science Advances》雜志上。本研究提出了一種利用冷凍休克的肺腫瘤細胞作為CRISPR-Cas9遞送系統，針對KRAS突變的非小細胞肺癌（NSCLC）進行周期素依賴性激酶4（CDK4）基因編輯的策略。通過快速液氮休克處理，有效地消除了腫瘤細胞的致病性，同時保留了它們的結構和表面受體活性。這種遞送系統使得加載的CRISPR-Cas9能夠有效地靶向肺部，通過在肺毛細血管中的捕獲以及與內皮細胞的相互作用。在攜帶NSCLC的小鼠模型中，與CRISPR-Cas9脂質體納米顆粒給藥相比，藥物在肺部的積累增加了近四倍，并且腫瘤內CDK4表達顯著下調。此外，CRISPR-Cas9編輯介導的CDK4消融觸發了KRAS突變NSCLC的合成致死效應，并延長了小鼠的生存時間。

圖1 冷凍休克腫瘤細胞通過合成致死性遞送CRISPR-Cas9用于癌癥消退

基于細胞的基因編輯運載工具

CRISPR-Cas9基因組編輯系統作為檢測和治療癌癥、病毒感染和遺傳性疾病的工具顯示出巨大的前景。CRISPR-Cas9在血液中的降解或變性問題以及低效的遞送是其更廣泛臨床應用的兩個障礙。

目前的病毒和非病毒CRISPR-Cas9傳遞載體的一個大問題是它們不能準確地靶向特定的組織或細胞。此外，免疫原性、脫靶基因效應和劑量限制性毒性等問題阻礙了病毒和LNPs等基因傳遞載體在體內的進一步使用，盡管它們的基因編輯效率很高。

由于其同源蛋白成分，與這些合成和外源基因載體相比，基于細胞的載體表現出優越的靶向能力。不幸的是，由于某些類型的活細胞可能具有生理毒性或致病性，因此其臨床應用受到限制。

圖2 LNT細胞的特性

利用低溫休克細胞作為靶基因載體

Feng Liu和Minhang Xin的合作研究表明，將腫瘤細胞快速浸泡在液氮中，可以在保持其結構完整性的同時使其失活并變得無害。維持液氮處理細胞的功能蛋白池，通過與內皮細胞的相互作用增強其主動靶向肺部的能力。此外，用具有同源受體的液氮處理的細胞可以通過增加與腫瘤細胞相互作用的可能性來提高藥物遞送效率和同源靶向。由于液氮處理細胞比剝奪細胞的囊泡更大，具有更高的電位，因此這種CRISPR-Cas9遞送系統更有可能被肺毛細血管捕獲，從而改善肺潴留。

Liu, Xin和同事使用肺靶向CRISPR-Cas9藥物遞送策略敲低腫瘤中的細胞周期蛋白依賴性激酶4 (CDK4)，導致KRAS突變的非小細胞肺癌小鼠模型的合成致死。為了在體內傳遞CRISPR-Cas9，使用冷凍滅活的非致病性KRAS突變的NSCLC細胞作為載體。由于完整的細胞結構和保存的細胞表面糖蛋白CD44，這種細胞載體可以通過肺毛細血管的被動捕獲和CD44介導的細胞相互作用和粘附，實現高度靶向的肺遞送。雖然這種低溫滅活細胞遞送系統可能導致CDK4消融和KRAS突變的NSCLC細胞死亡，但它不會影響正常細胞。

用液氮處理的細胞保留了腫瘤抗原，表明它們可能在腫瘤免疫治療中作為疫苗有用。因此，用液氮處理的細胞可以作為分配免疫調節藥物的載體。液氮治療的另一個優點是它允許重新使用從廢棄腫瘤中獲得的細胞，術后切除或穿刺活檢。

參考資料

[1] Crimean–Congo haemorrhagic fever virus uses LDLR to bind and enter host cells