CRISPR/Cas9基因编辑提高超声癌症治疗的有效性

CRISPR/Cas9 gene editing boosts effectiveness of ultrasound cancer therapy — 图像:超声波照射肿瘤导致脂质纳米颗粒(如图所示)释放有害的ROS和CRISPR/Cas9基因编辑系统。
资料来源:DOI: 10.1021/acscentsci.1c01143

声动力疗法使用超声与药物联合，在肿瘤部位释放有害的活性氧(ROS)。然而，这种治疗并不是很有效，因为癌细胞可以激活抗氧化防御系统来对抗它。现在，发表在ACS中央科学杂志上的研究人员通过CRISPR/Cas9基因编辑突破了这些防御，允许声动力疗法有效地缩小小鼠肝癌模型中的肿瘤。

肝细胞癌是最常见的肝癌，预后差，切除部分肝脏或移植健康肝脏的手术治疗不适合病情更严重的患者。由于超声可以穿透组织深处，声动力疗法可能是一种有效的、非侵入性的方法来治疗肝细胞癌。但目前，癌细胞可以通过激活一种名为核因子红系2相关因子2 (NFE2L2)的基因，迅速克服治疗，该基因部署了细胞的解毒和抗氧化酶防御。CRISPR/Cas9基因编辑技术已在实验室中用于敲除基因表达。因此，Feng Wei, Xu Huixiong, Chen Yu等人想知道是否可以通过这种技术来降低NFE2L2的表达来提高声动力疗法的有效性。

作为第一步，研究人员将CRISPR/Cas9系统和一个ROS前体分子封装在脂质纳米颗粒中。然后，他们在培养皿中使用纳米颗粒治疗肝癌细胞。脂质纳米颗粒被细胞溶酶体吸收。超声处理导致ROS形成，导致溶酶体破裂，使CRISPR/Cas9系统进入细胞核，敲低NFE2L2基因表达。ROS还破坏了其他细胞成分。结果，与没有NFE2L2基因编辑的情况相比，更多的癌细胞死于声动力疗法。

接下来，研究小组将纳米颗粒注射到植入人类肝细胞癌肿瘤的小鼠体内。经过15天的纳米颗粒和超声波联合治疗，小鼠的所有肿瘤都消失了，没有复发。单独接受声动力疗法的小鼠比未接受声动力疗法的小鼠有更少的肿瘤，但添加了CRISPR/Cas9系统显著提高了治疗的有效性。研究人员说，因为基因编辑只发生在超声波照射下的肿瘤组织中，它不会导致健康组织中的基因突变。