利用CRISPR-Cas9技术进行癌症治疗一直受到肿瘤编辑效率低和现有递送系统潜在毒性的阻碍。近期，特拉维夫大学的研究人员开发了一种安全有效的基于脂质纳米颗粒的CRISPR-Cas9给药系统，特异性靶向癌细胞。在胶质母细胞瘤和卵巢癌模型小鼠中，体内编辑率达70%–80% ，总生存率最高提升至80%。相关研究成果于11月18日发表在Science Advances上。

　　Cas9核酸酶由单链向导RNA(sgRNA)引导，通过诱导序列特异性双链断裂(double-strand break, DSB)来修饰特定染色体DNA序列。然而，Cas9(160 kDa，4300个碱基)和sgRNA(约31 kDa，130个碱基)的大尺寸是传统病毒和非病毒递送系统的障碍。此外，目前用于非肝脏组织和肿瘤的递送系统只能导致相对较低的基因编辑率。为了有效地治疗癌症，需要更高的编辑效率。

　　脂质纳米颗粒(LNP)是临床认可的非病毒核酸递送系统，能够运输较大的有效载荷。可电离阳离子脂质是LNP的关键成分，它能有效地进行核酸包裹、细胞转运和内体释放。为了克服目前可用的LNP制剂的载货限制，LNP被设计使用新颖的可电离氨基脂质库的可电离阳离子脂质来共包封Cas9 mRNA和sgRNA(下图A)。经过一系列比较，L8-cLNP性能最优，被选择进行进一步研究(下图B)。

　　为评估CRISPR LNP(cLNP)对癌症的治疗潜力，首先需要解决CRISPR-Cas9疗法的两个主要问题，即潜在毒性和免疫原性。一项初步研究评估了小鼠静脉注射L8-cLNP 包裹的绿色荧光蛋白(GFP)sgRNA (sgGFP-cLNP)(1mg/kg)后24小时的肝脏毒性、 血球计数和血清炎性细胞因子。结果没有显示明显的毒性临床症状。尽管临床前开发需要更广泛的潜在毒性评估，但这些结果表明，L8-cLNP在以治疗相关剂量全身给药时没有毒性或免疫原性。

　　在体外实验观察到了较高的基因编辑效率后，为了评估其是否能转化为体内治疗效果，科学家们在胶质母细胞瘤和转移性卵巢癌模型小鼠中进行进一步研究。

　　胶质母细胞瘤是最具侵袭性的脑癌，诊断后预期寿命为15个月，5年生存率仅为3%。研究证明，在小鼠侵袭性原位胶质母细胞瘤中单次脑内注射抗PLK1的CRISPR LNP(sgPLK1-cLNP)可使体内基因编辑率达到70%左右，显著降低肿瘤生长，中位生存期延长约50%，总体生存率提高至30%(下图H)。

　　对于大多数肿瘤，特别是转移性或血液学肿瘤，治疗策略需要全身给药。然而，大多数LNP被困在肝脏和其他中枢器官中，在全身注射后不能被肿瘤细胞有效吸收。细胞靶向基因编辑策略可以增强对肿瘤细胞的基因编辑能力，降低对非目标细胞的毒性和编辑。

　　为了到达散发性肿瘤中，cLNP也被设计成抗体靶向递送。在转移性卵巢癌模型小鼠腹腔注射EGFR靶向sgPLK1-cLNP可使其被选择性摄取到散发性卵巢肿瘤中，体内基因编辑率高达80%，总体生存率提高至80%。

　　科学家们指出，通过展示治疗两种侵袭性癌症的潜力，这项新技术为治疗其他类型的癌症以及罕见的遗传病和艾滋病等慢性病毒性疾病开辟了新的可能。

　　领导该研究的Dan Peer教授说：“这种新疗法可能需要一段时间才能用于人类，但我们对此持乐观态度。基于mRNA的药物正在蓬勃发展，事实上，目前正在开发的大多数COVID-19疫苗都是基于这一原理。12年前，当我们第一次谈到用mRNA进行治疗时，人们认为这是科幻小说。相信在不久的将来，我们将看到许多基于基因信使的个性化疗法被用于治疗癌症和遗传疾病。通过特拉维夫大学的技术转让公司Ramot，我们已经在与跨国公司和基金会进行洽谈，旨在用基因编辑技术造福人类。”

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