宮頸癌是危害婦女健康的重大疾病之一,位于全世界女性惡性腫瘤發(fā)病的第三位[1]。高危型人乳頭瘤病毒(HPV)感染是引發(fā)宮頸癌的主要原因[2]。其中,70%的宮頸癌是由HPV16和HPV18這兩種亞型引起的[3]。HPV可以致癌的重要原因是它可以表達(dá)E6和E7兩種癌蛋白,促進(jìn)細(xì)胞的異常增殖,從而引起腫瘤的發(fā)生與發(fā)展[4]。目前,預(yù)防和治療HPV感染的方法有干擾素治療、物理療法等,但這些都無(wú)法徹底清除HPV感染,甚至?xí)䦟?dǎo)致宮頸機(jī)能不全[5]。而HPV疫苗雖可來(lái)預(yù)防HPV感染,但是在已經(jīng)感染了HPV的人群中,疫苗目前卻是無(wú)效的[6]。
現(xiàn)今,隨著基因藥物的不斷發(fā)展,基因治療在抗腫瘤中的應(yīng)用愈發(fā)受到研究者和臨床工作者的青睞。隨著基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展,越來(lái)越多的重組質(zhì)粒技術(shù)開(kāi)始發(fā)展起來(lái),如靶向基因敲除的規(guī)律成簇間隔短回文重復(fù)(CRISPR/Cas)重組質(zhì)粒等[7]。利用CRISPR/Cas9技術(shù)可切割HPV癌基因,進(jìn)而殺傷宮頸癌細(xì)胞。但是,由于存在器官、組織和細(xì)胞屏障,單獨(dú)質(zhì)粒并不能穿透這些屏障進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),甚至有可能引起核酸降解或DNA雙鏈斷裂,因此,需要有合適的載體保護(hù)基因藥物免受體內(nèi)酶類和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的破壞,使質(zhì)粒DNA能有效進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi),發(fā)揮基因在胞核轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)的作用[8]。
由于CRISPR/Cas9質(zhì)粒系統(tǒng)堿基數(shù)多,體積大,為有效遞送CRISPR/Cas9質(zhì)粒系統(tǒng),華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院譚松巍副教授課題組與中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院婦產(chǎn)科胡爭(zhēng)教授課題組合成了聚酰胺-胺(PAMAM)-聚(β-氨基酯)超支化共聚物(hPPC),并制備了hPPC-CRISPR/Cas9 質(zhì)粒納米復(fù)合物系統(tǒng)。該系統(tǒng)表現(xiàn)出優(yōu)于PEI25kD和商業(yè)轉(zhuǎn)染試劑HP的轉(zhuǎn)染效率,能有效切割HPV陽(yáng)性腫瘤細(xì)胞中的HPV病毒整合片段,降低HPV相關(guān)E7蛋白的表達(dá),誘導(dǎo)凋亡蛋白R(shí)B1的表達(dá),進(jìn)而有效抑制腫瘤的生長(zhǎng)。此外,研究揭示了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染的影響,支化度最高的hPPC1轉(zhuǎn)染能力最強(qiáng),線性PBAE次之,支化度低的hPPC2轉(zhuǎn)染能力最低。因此,合成超支化共聚物作為一種新的基因轉(zhuǎn)染材料,能夠有效用于CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)的遞送,并顯示出了較好的抗腫瘤效果和良好的生物安全性,為CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)在病毒感染相關(guān)腫瘤的治療提供了臨床應(yīng)用思路。
圖1. 納米粒的制備及HPV感染相關(guān)宮頸癌治療機(jī)制示意圖
該研究成果以題為”Hyperbranched poly(β-amino ester) based polyplex nanopaticles for delivery of CRISPR/Cas9 system and treatment of HPV infection associated cervical cancer”,發(fā)表在《Journal of Controlled Release》2020年第321期上。
本文第一作者為華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院藥劑科高雪琴碩士、中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院婦產(chǎn)科博士生金莊以及華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院婦產(chǎn)科碩士生譚項(xiàng)宇,通訊作者為華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院譚松巍副教授和中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院婦產(chǎn)科胡爭(zhēng)教授。
文章信息:Xueqin Gao, Zhuang Jin, Xiangyu Tan, Chong Zhang, Chenming Zou, Wei Zhang, Jiahui Ding, Bhudev C. Das, Konstantin Severinov, Inga Isabel Hitzeroth, Priya Ranjan Debata, Dan He, Xin Ma, Xun Tian, Qinglei Gao, Jun Wu, Rui Tian, Zifeng Cui, Weiwen Fan, Zhaoyue Huang, Chen Cao, Yuxian Bao, Songwei Tan, Zheng Hu. Hyperbranched poly(β-amino ester) based polyplex nanopaticles for delivery of CRISPR/Cas9 system and treatment of HPV infection associated cervical cancer. Journal of Controlled Release, 2020, IF= 7.901.
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