PNAS:纳米粒子助力CRISPR,三阴性乳腺癌小鼠肿瘤生长减缓77%
2019/08/29
美国波士顿儿童医院的研究人员报告说,一种肿瘤靶向的CRISPR基因编辑系统,包裹在纳米凝胶中并注入体内,可以有效和安全地阻止三阴性乳腺癌的生长。

在所有乳腺癌中,三阴性乳腺癌(TNBC)的死亡率最高。在50岁以下的女性,非洲裔美国女性和携带BRCA1基因突变的个体中更为常见。一种叫做Lipocalin 2的致癌基因是三阴性乳腺癌的罪魁祸首。对于这种高度侵袭性、频繁转移的癌症,目前的治疗手段仍然是手术、化疗和放疗。现在人们迫切地想要找到具有针对性的有效治疗手段。


柔软,灵活的纳米粒子可以将CRISPR基因编辑工具直接传递到乳腺癌细胞中。图片来源:美国国家癌症研究所

近日,美国波士顿儿童医院(Boston Children’s Hospital)的研究人员开发了一种创新的方法,使用编辑系统CRISPR敲除基因,这一方法在小鼠模型中显示出治疗三阴性乳腺癌的强大潜力。。

迄今为止,由于缺乏有效的CRISPR传递系统,将CRISRP基因编辑技术应用于疾病治疗受到了限制。一种方法是使用病毒来传递CRISPR系统,但这种病毒不能携带大量的有效载荷,并且如果它“感染”了目标细胞以外的细胞,可能会产生副作用。另一种方法是将CRISPR系统封装在阳离子聚合物或脂质纳米颗粒中,但这些元素可能对细胞有毒,而且CRISPR系统往往在到达目的地之前就被身体捕获或分解。

为了使CRISPR在乳腺肿瘤中发挥作用,研究人员必须找到一种方法能将该技术应用于乳腺癌细胞。因此,他们将其封装在纳米粒子中并将其靶向ICAM-1——这是一种在乳腺癌细胞上表达的分子。


https://doi.org/10.1073/pnas.1904697116

封装的CRISPR系统在肿瘤样品中以81%的效率敲除Lipocalin 2,并且当注射到三阴性乳腺癌的小鼠模型中时,其使肿瘤生长减慢77%。相关研究结果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上。


Marsha Moses博士

波士顿儿童医院的Peng Guo博士和Marsha Moses博士领导的团队研发由脂肪和水凝胶制成的软“纳米凝胶”中。由于这些颗粒柔软而有弹性,它们比硬颗粒更能有效地进入细胞。软颗粒能够与肿瘤细胞膜融合,并直接在细胞内传递CRISPR。

该研究的第一作者Guo说:“使用软颗粒可以让我们更好地穿透肿瘤,没有副作用,而且运输的货物更大。我们的系统可以显著增加CRISPR的肿瘤传递。”

一旦进入细胞,CRISPR系统就会清除Lipocalin 2。实验表明,癌基因的缺失抑制了肿瘤的侵袭性和迁移或转移的倾向。经过处理的小鼠没有显示出中毒的迹象。

尽管这项研究的重点是三阴性乳腺癌,但Moses相信,“我们的系统可以以精确和安全的方式向肿瘤输送更多的药物。”该团队的CRISPR平台也可以用于治疗儿童癌症,而且还可以传递常规药物。这些研究正在进行中。

参考资料:

[1] CRISPR gene editing may halt progression of triple-negative breast cancer

[2] CRISPR slows the growth of triple-negative breast cancer in mice

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