多級遞送納米粒子可促進CRISPR/dCas9系統(tǒng)體內(nèi)激活，用于抑制腫瘤生長
多級遞送納米粒子的制備與體內(nèi)遞送示意圖，圖1
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規(guī)律成簇的間隔短回文重復序列 （CRISPR）及失活的相關蛋白9（dCas9）系統(tǒng)可以在不剪切宿主基因組序列的條件下精確控制內(nèi)源基因表達，從而為癌癥治療提供了一種新的方法。
盡管CRISPR/dCas9系統(tǒng)在醫(yī)學上具有很大的應用潛力，但對于癌癥治療來說，目前存在的最大的挑戰(zhàn)是如何將CRISPR/dCas9系統(tǒng)安全高效地遞送至腫瘤組織。
近期，南開大學劉陽研究員與天津醫(yī)科大學康春生教授合作在Advanced Science上發(fā)表文章，提出了一種多級遞送納米顆粒（MDNP），可實現(xiàn)CRISPR/dCas9系統(tǒng)的腫瘤靶向遞送并且在體內(nèi)恢復內(nèi)源miRNA表達。
多級遞送納米顆粒被設計為核-殼結(jié)構(gòu)，環(huán)境響應性聚合物構(gòu)成的殼層賦予MDNP根據(jù)體內(nèi)微環(huán)境呈現(xiàn)不同表面特性的能力，從而克服多個生理障礙將CRISPR/dCas9系統(tǒng)遞送到腫瘤部位并被腫瘤細胞高效攝取（圖1）。
多級遞送納米粒子在體外和體內(nèi)的遞送效率，圖2
研究人員首先使用熒光標記的質(zhì)粒DNA作為模型，在體外和體內(nèi)評估多級遞送納米顆粒的遞送效率。與在中性條件下（pH=7.4）相比，當MDNP在酸性條件下（pH=6.5）遞送時，我們可以觀察到細胞對質(zhì)粒DNA的攝取顯著增強（圖2a）。納米粒子在小鼠體內(nèi)的分布同樣證實了這一結(jié)果，表明多級遞送納米顆粒具有較高的腫瘤靶向能力（圖2b）。與PEI25k相比， 多級遞送納米顆粒在肝臟處的富集較少，表明PEG化的表面可以有效避免免疫系統(tǒng)對納米粒子的清除。
此外，與不具有環(huán)境響應性殼層的納米粒子相比，多級遞送納米顆粒也表現(xiàn)出更快和更高的腫瘤靶向能力，表明多級遞送納米顆粒表面PEG殼層的脫除確實增強了納米粒子在腫瘤處的富集。
多級遞送納米粒子在體外和體內(nèi)上調(diào)miR-524的表達，圖3
接下來，研究人員選擇miR-524作為靶基因，通過CRISPR/dCas9系統(tǒng)激活miR-524的表達進而抑制與癌細胞增殖相關蛋白的表達。實驗結(jié)果證明在腫瘤微酸性條件下用MDNP/dCas9-miR-524處理的細胞中上調(diào)miR-524水平、抑制下游蛋白表達（圖3a,b），并且最終抑制腫瘤細胞的增殖（圖3c）。隨后通過向患有腫瘤的小鼠尾靜脈注射MDNP/dCas9-miR-524，發(fā)現(xiàn)小鼠腫瘤中的miR-524的表達升高（圖3e）、腫瘤的生長明顯受到抑制（圖3d），且在其他器官未產(chǎn)生明顯的副作用（圖3f）。
這些結(jié)果證實，使用多級遞送納米顆粒可在體內(nèi)實現(xiàn)基于CRISPR/dCas9系統(tǒng)的基因表達調(diào)節(jié)，有望成為基于CRIPSR/dCas9系統(tǒng)的癌癥基因療法的新策略。
