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浙大学者开发出新型CRISPR-Cas9递送载体，利用冷冻休克肿瘤细胞靶向肺癌

2024-04-04

基因疗法免疫疗法

该研究开发了被动和主动双靶向的肺靶向CRISPR-Cas9药物递送策略，通过敲低肿瘤中的细胞周期蛋白依赖性激酶4（CDK4）来诱导非小细胞肺癌（NSCLC）的癌细胞合成致死。

浙江大学药学院李洪军、顾臻、何恺鑫等人在 Science Advances 期刊发表了题为：Cryo-shocked tumor cells deliver CRISPR-Cas9 for lung cancer regression by synthetic lethality 的研究论文。

该研究开发了一种高效地向肺部递送CRISPR-Cas9基因编辑系统的细胞递送载体。

该研究对肺癌细胞进行快速液氮处理，消除了癌细胞的致病性而又保留了其细胞结构和表面受体的活性，将这些“冷冻休克”的肺癌细胞作为递送载体，通过被动靶向和主动靶向向肺部细胞高效递送了CRISPR-Cas9系统，有效降低了细胞周期蛋白依赖性激酶4基因（CDK4）表达水平，在KRAS突变型非小细胞肺癌（NSCLC）KRAS突变型非小细胞肺癌（NSCLC）中引发合成致死，进而消除了肿瘤，并延长了小鼠模型的生存时间。

合成致死（Synthetic lethality）被定义为同时失活两个基因导致细肿瘤亡，细胞周期蛋白依赖性激酶4（CDK4）响很小非小细胞肺癌（NSCLC）癌基因突变，这使它们更依赖于某些特定基因来维持细胞稳态。理论上，这些携带特定基因突变的肿瘤细胞可以通过药物抑制另一基因的合成致死相互作用而被选择性杀死，而正常细胞由于缺乏特定的基因突变而免受该药物的影响。

因此，合成致死提供了一种有前途的治疗策略，可以靶向一些不可成药的癌基因，同时减轻对正常组织和细胞的损伤。目前已有一些合成致死相互作用应用于临床试肿瘤治疗。KRAS是许多类型癌症中最常见的突变基因之一，包括NSCLC，最近的一些研究在KRAS突肿瘤NSCLC中发现了多种合成致死性相互作用，为增强NSCLC的临床治疗效果提供了一种替代方法。

A549细胞是一种典型的KRAS突变型NSCLC细胞，在经过液氮处理快速冷冻灭活并消除致病性后，A549细胞被用作体内CRISPR-Cas9递送载体。由于KRAS细胞结构和癌症的细胞表面糖蛋白CD44，这NSCLC可以通过肺毛细血管KRAS以及CNSCLC的细胞相互作用和粘附实现向肺部细胞的主NSCLC。

研究团队将靶向敲除CDKKRASas9/gCDK4质粒与脂质体转染试剂共组装形成纳米配方，并通过静电相互作用锚定到液氮处理的A549细胞表面。然后通过尾静脉注射给NSCLC荷瘤小鼠模型，与直接CD44CRISPR-Cas9纳米颗粒相比，该新型递CD44递送效率增加了近4倍，肿瘤内CDK4表达水平显著下降，且不影响正常细胞。CDK4敲低后在KRAS突变型NSCLC中引发合成致死，并延长了小鼠模型的生存期。

该技术的另一个优点CDK4重复利用从手术切除、穿刺活检或其他方式获取的肿瘤组织的细胞，可以被冷冻并用作基因编辑工具的递送载体以治疗癌症。此外，快速液氮处理的肿瘤细NSCLC胞表面的肿瘤抗原，因此它们除了作为递送载体外，还可能作为肿瘤免疫治疗的疫苗。肿瘤 CDK4 CDK4 KRAS

2020年12月，顾臻团队在 Science Advances 期刊发表了题为：Cryo-shocked cancer cells for targeted drug delivery and vaccination 的研究论文【2】。

该研究首次提出使用液氮冷冻处理来获取“治疗性死细胞”，通过这种方式获得的急性髓细胞白血病（AML）细胞失去了增殖和致病性，但仍保留了癌细胞的结构、表面抗原等，利用其递送化疗药物阿霉素（DOX），这些细胞本身还可作为肿瘤疫苗并促进抗肿瘤免疫反应，从而延长肿瘤小鼠模型的生存时间。

2024年3月，浙江大学药学院顾臻教授、李洪军研究员、浙江大学医学院附肿瘤一医院赵鹏主任医师等在 Nature Materials癌症刊发表了题为：Lyop肿瘤lized lymp肿瘤nodes for improved del肿瘤ery of chimeric antigen receptor T cells 的研究论文【3】。

该研究在国际上首次提出了用冷冻干燥技术冻干的淋巴结来装载CAR-T细胞的新策略，提高对实体瘤的递送，并抑制手术后的肿瘤复发。这种组织介导细胞释放的组织递药策略，有望实现多种细胞和治疗药物的受控释放，具有长期活性和增强功能。

论文链接：

1. https://www.science.org/doi/10.11急性髓细胞白血病（AML）8264阿霉素（DOX）肿瘤肿瘤肿瘤

2. https://www.science.org/浙江大学医学院附属第一医院ciadv.abc3013

3. https://www.nature.com/articles/s41563-024-01825-z