由于肿瘤发展过程中不同的肿瘤细胞亚群的积累，肿瘤异质性已成为导致常规癌症治疗失败的重要因素之一。 为了克服肿瘤异质性并减少复发，最近已开发出多种药物的联合疗法同时抑制多种肿瘤细胞亚群以增强治疗效果并改善预后。但是，肿瘤生长过程中基因突变的随机性和多样性使得几乎不可能用多种药物来覆盖所有肿瘤细胞亚群。此外，药物之间不同的药代动力学和体内分布进一步增加了药物组合的复杂性。
尽管药物递送系统可以通过将多种药物装入同一递送系统中解决药代动力学和体内分布的差异，但是许多常见类型的抗肿瘤药物（例如化疗药和基因药物）在物理化学性质上的不相容导致它们无法混合在一起共同给药，因此需要专门设计的药物递送系统来保持其抗肿瘤功效。这些问题对基于传统药物开发针对异质性肿瘤的治疗方法提出了巨大挑战。因此十分有必要发展一种新颖且更实用的抗癌策略以克服肿瘤异质性。
近年快速发展的簇状规则间隔的短回文重复序列（CRISPR）/CRISPR相关蛋白9（Cas9）基因组编辑技术为癌症治疗提供了新的平台。目前，对基于CRISPR/Cas9技术的癌症疗法的最新研究主要集中在开发递送载体以提高生物利用度，从而在肿瘤中实现有效的基因编辑。然而，基于CRISPR/Cas9技术的癌症疗法的一个基本优势是能够通过简单地改变sgRNA来实现对不同靶点的编辑，这种独特的能力赋予CRISPR/Cas9系统通过递送Cas9和sgRNA的组合来抑制异质性肿瘤中多个细胞亚群的可能性，为治疗异质性肿瘤的提供了潜在的通用平台。
示意图. a）制备nanoRNP的示意图。 b）体内异质性肿瘤模型的构建和nanoRNP在体内的递送过程。
近期，南开大学刘阳研究员，史林启教授、天津医科大学康春生教授以及哈尔滨医科大学蒋传路教授合作在Nano letters（DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b02501）上发表文章，提出了一种纳米核糖核蛋白复合物（nanoRNP），可以通过携带sgRNA的组合有效的克服肿瘤异质性实现对异质性肿瘤的有效抑制。NanoRNP由Cas9蛋白、任意sgRNA的组合以及合理设计的响应性聚合物组成，该聚合物赋予nanoRNP较高的血液循环稳定性、更好的肿瘤富集能力，并最终在肿瘤细胞中实现高效的基因编辑（示意图）。南开大学博士研究生刘琦为本论文的第一作者，论文通讯作者为刘阳研究员、康春生教授、史林启教授和蒋传路教授。
图1. nanoRNP在体外异质性肿瘤模型中同时抑制多种细胞亚群。
如图1a所示，研究人员首先使用病毒分别沉默了U87MG细胞的STAT3和RUNX1并筛选出稳定的细胞系（87MGLV-STAT3-mcherry和U87MGLV-RUNX1-GFP），其增殖分别对STAT3和RUNX1的表达降低敏感，随后共培养两种细胞系建立体外肿瘤异质性模型。通过携带靶向STAT3和RUNX1的sgRNA的组合，nanoRNP（nanoRNP-STAT3+RUNX1）可以同时抑制异质性肿瘤模型中的两种细胞亚群的生长。然而，只携带一种sgRNA的nanoRNP（nanoRNP-STAT3和nanoRNP-RUNX1）只能对其中一种对应的细胞亚群实现抑制（图1b,c,d）。
图2. nanoRNP在荷瘤小鼠上克服肿瘤异质性实现高效肿瘤治疗。
为了进一步探究nanoRNP能否在体内克服肿瘤异质性实现对荷瘤小鼠的有效治疗，研究人员首先对裸鼠皮下共注射两种细胞系建立异质性肿瘤模型（图2a）。肿瘤抑制结果显示，nanoRNP-STAT3+RUNX1可以对异质性肿瘤的生长实现最有效的抑制，然而，nanoRNP-STAT3和nanoRNP-RUNX1只能对异质性肿瘤的生长实现有限的抑制（图2b,c）。随后，研究人员对肿瘤组织切片进行免疫荧光分析发现nanoRNP-STAT3+RUNX1可以同时抑制异质性肿瘤中的两种细胞亚群，从而实现最有效的肿瘤抑制（图2d），Ki-67分析进一步证实了这一结果（图2e）。考虑到肿瘤异质性与癌症发展、耐受和复发之间的密切联系，此研究中nanoRNP提供了一种更先进的癌症治疗方法来克服肿瘤异质性以实现对恶性肿瘤的有效治疗。
原文链接：
10.1021/acs.nanolett.9b02501
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