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            邁安納（上海）儀器科技有限公司
                                                                        
            
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            靶向CRISPR-Cas9脂質(zhì)納米顆粒在頭頸癌中的治療性基因組編輯
            
						
            
							時(shí)間：2025/3/13閱讀：181
							
            
							
				
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            “本研究介紹了一種安全有效的頭頸癌（HNSCC）瘤內(nèi)表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）靶向的CRISPR-脂質(zhì)納米顆粒（LNP）遞送策略，用于共封裝CRISPR-Cas9信使核糖核酸（mRNA）和單導(dǎo)向核糖核酸（sgRNA），以實(shí)現(xiàn)SOX2基因的敲除。我們生成了功能性靶向LNPs（tLNPs），它們共封裝Cas9 mRNA與靶向SOX2的sgRNA，并涂覆有抗EGFR抗體。我們?cè)u(píng)估了它們?cè)贖NSCC癌細(xì)胞中的攝取和表達(dá)，以及體內(nèi)外的治療效果。結(jié)果顯示，這些tLNPs能夠特異性地靶向腫瘤細(xì)胞，誘導(dǎo)持久的治療反應(yīng)，為臨床上高復(fù)發(fā)率的實(shí)體瘤如HNSCC提供了一種有前景的治療方法。"



            01
            —

            實(shí)驗(yàn)結(jié)果

            1.1 sgRNA篩選與基因編輯效率：

            在本研究中，我們針對(duì)SOX2基因設(shè)計(jì)了三種sgRNA（sgSOX2-A、-B、-C），并在具有不同頭頸癌原發(fā)起源的HNSCC細(xì)胞系（UMSCC-104和FADU）中進(jìn)行了篩選。通過(guò)轉(zhuǎn)染Cas9蛋白和針對(duì)SOX2的sgRNA（形成核糖核蛋白/RNP復(fù)合物）后，比較基因編輯效率。
            Sanger測(cè)序和ICE分析結(jié)果顯示，sgSOX2-A在UMSCC-104細(xì)胞系中實(shí)現(xiàn)了58%的體外基因編輯，在FADU細(xì)胞系中實(shí)現(xiàn)了40%的基因編輯。因此，sgSOX2-A被選為進(jìn)一步體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)的最佳導(dǎo)向RNA。


            靶向CRISPR-Cas9脂質(zhì)納米顆粒在頭頸癌中的治療性基因組編輯

            圖一、sgRNA的體外篩選和細(xì)胞活性檢測(cè)


            1.2 基因編輯對(duì)細(xì)胞活性的影響：

            為了評(píng)估基因編輯對(duì)細(xì)胞活性的影響，我們對(duì)轉(zhuǎn)染了sgSOX2-RNP的UMSCC104和Fadu HN-SCC細(xì)胞進(jìn)行了XTT增殖實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，使用Turbo-GFP和YAP1 sgRNA作為對(duì)照。YAP1是一個(gè)誘導(dǎo)癌癥干細(xì)胞特性的轉(zhuǎn)錄因子，在HNSCC中過(guò)表達(dá)，與SOX2類(lèi)似，因此被用作高效和高表達(dá)編輯的對(duì)照。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SOX2基因編輯顯著降低了HNSCC細(xì)胞的活性。


            靶向CRISPR-Cas9脂質(zhì)納米顆粒在頭頸癌中的治療性基因組編輯

            圖二、基因編輯對(duì)細(xì)胞活性的影響和編輯效率評(píng)估


            1.3 靶向LNP的表征與基因編輯效率：

            我們成功制備了靶向LNPs（tLNPs），并通過(guò)透射電子顯微鏡進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示，tLNPs具有適當(dāng)?shù)闹睆?、多分散性指?shù)（PDI）和ζ電位，表明其具有良好的穩(wěn)定性和分散性。為了確認(rèn)tLNPs的基因編輯效率，我們進(jìn)行了基因編輯分析。結(jié)果顯示，單次治療tLNPs后，SOX2位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了約17%的基因編輯。


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            圖三、靶向LNP的理化性質(zhì)評(píng)價(jià)和編輯效率評(píng)價(jià)


            1.4 生物分布與安全性評(píng)估：

            在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)u(píng)估了tLNPs的生物分布。結(jié)果顯示，tLNPs能夠特異性地靶向HNSCC腫瘤，并實(shí)現(xiàn)高效的SOX2基因敲除。同時(shí)，我們分析了脾臟和肝臟細(xì)胞的基因編輯百分比，以確認(rèn)是否存在脫靶編輯。結(jié)果顯示，未發(fā)現(xiàn)脫靶編輯。此外，我們還評(píng)估了tLNPs的免疫原性和毒性。結(jié)果顯示，SOX2-cLNPs無(wú)毒性或免疫原性。


            靶向CRISPR-Cas9脂質(zhì)納米顆粒在頭頸癌中的治療性基因組編輯

            圖四、靶向LNP的體內(nèi)攝取、分布和表達(dá)


            1.5 靶向tLNPs在HNSCC小鼠模型中的治療效果：

            為了探索靶向tLNPs在體內(nèi)介導(dǎo)治療性基因編輯的能力，我們?cè)u(píng)估了其抑制HNSCC腫瘤生長(zhǎng)的效果。我們使用異種移植HNSCC小鼠模型，通過(guò)瘤內(nèi)注射靶向tLNPs。結(jié)果顯示，與未治療組相比，靶向tLNPs組實(shí)現(xiàn)了90%的腫瘤生長(zhǎng)抑制和90%的生存率提高（>84天），且50%的小鼠腫瘤全部消失。這一結(jié)果表明，靶向tLNPs能夠高效、特異性地靶向HNSCC腫瘤，并實(shí)現(xiàn)持久的治療反應(yīng)。


            靶向CRISPR-Cas9脂質(zhì)納米顆粒在頭頸癌中的治療性基因組編輯

            圖五、靶向LNP的體內(nèi)藥效評(píng)價(jià)

            02
            —

            討論

            本研究成功開(kāi)發(fā)了針對(duì)頭頸癌的EGFR靶向CRISPR-LNP遞送策略，實(shí)現(xiàn)了SOX2基因的敲除，并評(píng)估了其治療效果。結(jié)果顯示，這些tLNPs能夠特異性地靶向腫瘤細(xì)胞，誘導(dǎo)持久的治療反應(yīng)。這一策略為臨床上高復(fù)發(fā)率的實(shí)體瘤如HNSCC提供了一種有前景的治療方法。
            然而，本研究仍存在一些局限性。例如，盡管tLNPs在HNSCC癌細(xì)胞中表現(xiàn)出良好的治療效果，但其在其他類(lèi)型癌癥中的適用性尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。此外，CRISPR-Cas9系統(tǒng)的脫靶效應(yīng)也是一個(gè)需要關(guān)注的問(wèn)題。在未來(lái)的研究中，我們將繼續(xù)優(yōu)化tLNPs的制備和遞送策略，以降低脫靶效應(yīng)并提高治療效率。


            03
            —

            結(jié)論


            本研究成功開(kāi)發(fā)了針對(duì)頭頸癌的EGFR靶向CRISPR-LNP遞送策略，并評(píng)估了其治療效果。結(jié)果顯示，這些tLNPs能夠特異性地靶向腫瘤細(xì)胞并誘導(dǎo)持久的治療反應(yīng)。這一策略為臨床上高復(fù)發(fā)率的實(shí)體瘤提供了一種有前景的治療方法，值得進(jìn)一步研究和推廣。


            參考文獻(xiàn)：Masarwy, Razan, et al. "Targeted CRISPR/Cas9 lipid nanoparticles elicits therapeutic genome editing in Head and Neck Cancer." Advanced Science (2024): 2411032.


            
							
							
							
						
            
					
            
				
            
			
            
		
            
		
		
		
		 



  
    
    				
			

		
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

    

     
     
     
	 




	 
	
	
	

            
	
            
		
            
			
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