精准个体化治疗又添新工具！武汉大学发现预防癌症进展新策略

近日，武汉大学研究人员在权威期刊《Advanced Science》上发表了题为“A Multifunctional Delivery System for Remodulating Cell Behaviors of Circulating Malignant Cells to Prevent Cell Fusion”的研究论文，该研究证明了通过使用多功能递送载体来实现基因组编辑质粒和基于分子信标的和逻辑门的癌症靶向递送，可以有效地调节和精确地检测癌细胞的融合行为。该多功能载体可通过与逻辑门检测CMCs与内皮细胞的融合。EGFR基因敲除后，经编辑的CMCs融合能力明显受到抑制，而未经编辑的CMCs容易与人脐静脉内皮细胞(HUVEC)融合形成杂交细胞。本研究为预防肿瘤进展提供了新的治疗策略，并为评估肿瘤细胞融合进行精准个体化治疗提供了可靠的工具。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202303309

研究背景

 01 

细胞-细胞融合是组织发育和修复以及疾病进展中的关键细胞事件。在癌症进展过程中，癌细胞容易与其他细胞系(如内皮细胞、上皮细胞和免疫细胞)融合，产生恶性杂交细胞。结合亲本细胞的基因组，杂交细胞可能表现出新的特性，如增强的抗凋亡能力、免疫逃逸、转移潜能、治疗抵抗和肿瘤干细胞特性。

抑制癌细胞融合和降低融合细胞的恶性程度被认为是一种很有前途的癌症治疗策略。尽管细胞融合在癌症进展中起着至关重要的作用，但抑制细胞融合以干扰癌症进展的研究非常少见，其细节在很大程度上仍是未知的。由于该领域的主要障碍是难以有效调节细胞融合，本研究的目的是构建一个基于多功能传递载体的有效便捷的平台，通过基因组编辑来调节细胞融合行为，并利用来自癌症患者的循环恶性细胞(CMCs)来研究癌细胞融合行为。

研究人员制备的多功能传递载体可以特异性地将基因组编辑质粒传递到癌症患者血液样本中的CMCs中，以敲除表皮生长因子受体(EGFR)。EGFR敲除对癌细胞融合抑制的影响可以在单细胞分辨率下精确探测，通过使用相同的多功能传递载体将基于分子信标的逻辑门传递到融合细胞中。

与化学抑制剂相比，基因组编辑具有高特异性和持续治疗效果的优点。本文选择EGFR作为参与细胞融合进行基因组编辑的代表性靶点。EGFR作为抗癌治疗的经典靶点，在不同的癌症中普遍过表达，在非小细胞肺癌(NSCLC)等多种癌症的发病和进展中发挥着至关重要的作用。EGFR的化学抑制剂已被作为EGFR突变型NSCLC的一线治疗方法。

研究过程

 02 

为了实现高效的癌症特异性基因组编辑并评估治疗效果，研究人员构建了一系列具有癌症靶向多功能载体(MV)的纳米系统，包括用于敲除EGFR的CRISPR-Cas9质粒传递系统(P@MV)，用于探测EGFR mRNA的分子信标传递系统(MB-EGFR@MV)，以及用于探测共生EGFR mRNA和CD31 mRNA以鉴定融合细胞的AND逻辑门传递系统(MB-EGFR-CD31@MV)。

为了评估功能性成分对细胞递送效率的影响，研究人员制备了不含特定成分的递送载体。激光共聚焦显微镜(CLSM)和流式细胞仪显示，携带多功能载体P@MV的质粒递送系统在A549细胞中显示出最高的细胞递送效率。对P@MV细胞递送过程的监测进一步表明P@MV可以有效介导质粒的细胞递送。此外，P@MV在A549与HUVEC融合后产生的EA.hy926杂交细胞中获得了最有效的递送。在HUVEC等正常细胞中，P@MV也具有最高的递送效率。

此外，研究人员比较了不同传递系统介导的基因组编辑。通过使用最有效的多功能质粒传递系统P@MV，研究人员对恶性细胞系进行了基因组编辑，包括癌细胞系(A549)和癌症/内皮杂交细胞系(EA.hy926)，以研究EGFR敲除对细胞行为的影响。

为了研究基因组编辑对癌细胞融合性的影响，研究人员分别将编辑过的和未编辑过的癌性A549细胞与内皮细胞共孵育48小时。细胞重新播种后，将分子信标传递系统加入混合细胞中，共孵育4小时，使分子信标在细胞内传递，并与靶MRNA杂交。

为了探索EGFR敲除与细胞融合之间的相关性，研究人员检测了未编辑和编辑的A549细胞中参与细胞融合的蛋白(syncytin-1和syncytin-2)和细胞粘附(CD44)的表达。检测显示，编辑后的细胞中syncytin-1、syncytin-2和CD44显著下调。

为了在患者恶性细胞中进行基因组编辑并检测相关MRNA，研究人员将多功能基因组编辑质粒递送系统(P@MV)添加到1 ml未处理的外周血中。12h后，从全血中分离CMC，在细胞培养基中培养36h。之后，将分子信标传递系统加入细胞中，培养4h。

以内皮细胞系HUVEC为代表，研究人员进一步研究了EGFR敲除对阻止CMC与其他类型细胞融合的效率。将内皮细胞分别添加到未编辑的和编辑过的CMC中，共孵育48小时。

为了进一步研究EGFR敲除对细胞融合的抑制作用，研究人员采用免疫荧光染色法检测融合相关蛋白在CMC中的表达。

基因编辑对患者CMCs中细胞融合相关蛋白表达的影响

研究意义

 03 

本研究方法可以对特定的治疗进行频繁的评估，从而为动态调整和优化抗癌治疗提供有价值的指导。本研究通过对特定肿瘤患者的抗癌治疗效果进行及时、准确的评估，为个体化精准治疗提供了一个新的有效平台。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202303309

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。