Advanced Science | 武汉大学团队宣布研发最新纳米材料基因组编辑平台！

本文转自“Paper 助手”

肿瘤耐药（Resistance）、复发（Recurrence）相关研究一直是目前临床及基础的热点问题。目前肿瘤治疗无效最主要的原因之一就是肿瘤的异质性，解决这一问题关键在于如何从单细胞水平靶向治疗及评估抗肿瘤治疗的疗效。

图：抗肿瘤治疗中产生的耐药突变

源：Recasens A & Munoz L. (2019). Targeting Cancer Cell Dormancy. Trends in Pharmacological Sciences.

doi:10.1016/j.tips.2018.12.004

而循环肿瘤细胞（Circulating Tumor Cells, CTCs）就是解决这个问题的一把钥匙。顾名思义，脱落的原发肿瘤从原发灶穿透进血液循环，是肿瘤潜在的转移标志，大部分可以通过上皮类标志物如EpCAM检测。在单细胞测序技术井喷发展的现在，在大量的血细胞中检测这些罕见的 CTCs 仍具有挑战性，而纳米材料则成为助力CTCs检测的最热工具。

图：血液微环境中的循环肿瘤细胞及其他细胞的相互作用。

CTC：循环肿瘤细胞。 CAF: 癌相关成纤维细胞，TAM: 肿瘤相关巨噬细胞

源：Lin D et al. Circulating tumor cells: biology and clinical significance. Signal Transduct Target Ther. 2021 Nov 22;6(1):404.

doi: 10.1038/s41392-021-00817-8

武汉大学的生物医用高分子材料重点实验室开发出一种基于纳米材料的CTCs基因组编辑平台，可原位评估单细胞水平的治疗效率，从而揭示个性化癌症治疗对癌症治疗的实时反应。

换句话说，这种技术厉害到可以在原位检测出血液中哪些肿瘤细胞对治疗产生了反应。从临床前景出发，正在使用抗肿瘤治疗的患者，在早期检测血液中的少量CTCs就可以评估抗特定的肿瘤效果，而非等到肿瘤形成转移灶，才能从影像学、临床表现上观察到疗效不佳。因此，可以瞥见其中巨大的临床应用前景。而这篇文章也发表于17分+影响因子的期刊上。

文章选择癌症治疗中的典型靶蛋白 C-X-C 基序趋化因子受体4(CXCR4)作为离体基因组编辑的代表性靶标。CXCR4作为一种有前途的治疗靶点和重要的预后肿瘤生物标志物，在肿瘤细胞与肿瘤发生发展的微环境之间的相互干扰中起着重要作用。例如，CXCR4/CXCL12轴通过调节 MAPK 和 PI3K-AKT 途径促进肿瘤进展和转移。

如果文章只探究抗肿瘤治疗后CXCR4和CTCs重编程的改变，也就3分的水平，平淡无奇，但是作者掏出了加分神器——特制的纳米系统和载体：文章通过一种多功能纳米系统和特制载体（由组蛋白负载质粒、肿瘤靶向的透明质酸、 CXCR4靶向和核定位的融合肽段），这种方法可以有效地共同递送：①用于 CXCR4敲除的基因组编辑质粒；②在未经处理全血中检测CTCs的mRNA分子标志物，从而在原位评估单细胞水平的基因组编辑的治疗结果。

图：原位评估CTCs的质粒示意图

A)由融合肽和HA修饰的靶向质粒和分子标志传递系统的示意结构。

B) CXCR4敲除和 mRNA 原位探测的示意图，评估 CTC 中的治疗效率。

图：检测已编辑和未编辑基因组的癌细胞中 p53mRNA 和 p21mRNA水平

单细胞分析显示癌症患者 CTC 中 CXCR4有效下调，导致 p53和 p21等抗癌生物标志物上调。这项研究提供了一个简单的策略，能够深入剖析癌细胞对单细胞分辨率治疗作用的反应，以及时和方便地评估治疗的结果。

总结：跨学科发文章更容易得高分，而纳米材料搭载的CTCs检测平台，结合单细胞测序数据，在肿瘤研究领域也会大放异彩。

转自：“解说科研项目”微信公众号

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