摘要：病毒和非病毒CRISPR-Cas9傳遞載體的一個(gè)大問題是它們不能準(zhǔn)確地靶向特定的組織或細(xì)胞。

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

在非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)小鼠模型中，這種裝載CRISPR-Cas9的遞送系統(tǒng)有效地靶向肺部，消融腫瘤并延長生存時(shí)間。由于這種液氮冷凍滅活技術(shù)，從手術(shù)切除、穿刺活檢或其他遺留下來的腫瘤中收集的細(xì)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(fā)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(xì)胞作為CRISPR-Cas9遞送系統(tǒng)，針對KRAS突變的非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）進(jìn)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(xì)胞的致病性，同時(shí)保留了它們的結(jié)構(gòu)和表面受體活性。這種遞送系統(tǒng)使得加載的CRISPR-Cas9能夠有效地靶向肺部，通過在肺毛細(xì)血管中的捕獲以及與內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用。在攜帶NSCLC的小鼠模型中，與CRISPR-Cas9脂質(zhì)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(nèi)CDK4表達(dá)顯著下調(diào)。此外，CRISPR-Cas9編輯介導(dǎo)的CDK4消融觸發(fā)了KRAS突變NSCLC的合成致死效應(yīng)，并延長了小鼠的生存時(shí)間。

圖1 冷凍休克腫瘤細(xì)胞通過合成致死性遞送CRISPR-Cas9用于癌癥消退

CRISPR-Cas9基因組編輯系統(tǒng)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(yīng)用的兩個(gè)障礙。

目前的病毒和非病毒CRISPR-Cas9傳遞載體的一個(gè)大問題是它們不能準(zhǔn)確地靶向特定的組織或細(xì)胞。此外，免疫原性、脫靶基因效應(yīng)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(nèi)的進(jìn)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(xì)胞的載體表現(xiàn)出優(yōu)越的靶向能力。不幸的是，由于某些類型的活細(xì)胞可能具有生理毒性或致病性，因此其臨床應(yīng)用受到限制。

圖2 LNT細(xì)胞的特性

Feng Liu和Minhang Xin的合作研究表明，將腫瘤細(xì)胞快速浸泡在液氮中，可以在保持其結(jié)構(gòu)完整性的同時(shí)使其失活并變得無害。維持液氮處理細(xì)胞的功能蛋白池，通過與內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用增強(qiáng)其主動(dòng)靶向肺部的能力。此外，用具有同源受體的液氮處理的細(xì)胞可以通過增加與腫瘤細(xì)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(xì)胞比剝奪細(xì)胞的囊泡更大，具有更高的電位，因此這種CRISPR-Cas9遞送系統(tǒng)更有可能被肺毛細(xì)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(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4 (CDK4)，導(dǎo)致KRAS突變的非小細(xì)胞肺癌小鼠模型的合成致死。為了在體內(nèi)傳遞CRISPR-Cas9，使用冷凍滅活的非致病性KRAS突變的NSCLC細(xì)胞作為載體。由于完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和保存的細(xì)胞表面糖蛋白CD44，這種細(xì)胞載體可以通過肺毛細(xì)血管的被動(dòng)捕獲和CD44介導(dǎo)的細(xì)胞相互作用和粘附，實(shí)現(xiàn)高度靶向的肺遞送。雖然這種低溫滅活細(xì)胞遞送系統(tǒng)可能導(dǎo)致CDK4消融和KRAS突變的NSCLC細(xì)胞死亡，但它不會(huì)影響正常細(xì)胞。

用液氮處理的細(xì)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(xì)胞可以作為分配免疫調(diào)節(jié)藥物的載體。液氮治療的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它允許重新使用從廢棄腫瘤中獲得的細(xì)胞，術(shù)后切除或穿刺活檢。

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