利用CRISPR-Cas基因组编辑系统，现在可以对细胞中的基因进行精准地切割、修复甚至替换，这一技术已为治愈一系列罕见的遗传疾病开辟了新的可能。因发现CRISPR基因组编辑系统的两位科学家也在今年荣获诺贝尔奖化学奖。
这项技术的应用范围还在不断突破。近日，《科学》旗下Science Advances期刊发表了一项研究，以色列特拉维夫大学（Tel Aviv University）的科学家与其合作者，开发了利用CRISPR-Cas9技术治疗癌症的创新方法。主要负责人Dan Peer教授表示：“这是世界上首次通过研究证明，CRISPR基因组编辑系统可以有效地用于治疗动物癌症。”
论文中指出，利用CRISPR-Cas9技术治疗癌症，需要克服两个主要障碍：肿瘤编辑效率低和现有递送系统的潜在毒性。
为此，这支研究团队采用了一种新方法，以脂质纳米颗粒（简称LNP）作为递送工具，把编码Cas9的信使RNA以及靶向特定基因的向导RNA包裹在内。通过特殊的化学修饰，这些RNA分子可以在脂质纳米颗粒中保持稳定。
▲CRISPR-LNP的示意图（图片来源：参考资料[1]）
研究团队首先在多种肿瘤细胞系上，验证了这种方法可以高效且特异地进行基因编辑。随后，他们在癌症小鼠模型上进一步评估了体内治疗的潜力。
研究人员选择了两种侵袭性强、并且还没有治愈方法的致命癌症：胶质母细胞瘤和转移性卵巢癌。其中，胶质母细胞瘤是一类脑癌，由于血脑屏障的存在，传统抗癌疗法很难起作用，确诊后的预期寿命平均为15个月，5年生存率仅为3%。卵巢癌则是导致女性死亡的一种主要癌症类型，特别是当癌细胞已经转移扩散到全身时，患者的生存率大大降低。
作为概念验证，研究人员给胶质母细胞瘤小鼠注射了靶向PLK1的CRISPR-LNP。PLK1是细胞分裂必需的一种酶，在对肿瘤细胞内编码这种酶的基因进行编辑后，可以成功引起肿瘤细胞凋亡。与对照组相比，单次脑内注射CRISPR-LNP的小鼠，基因编辑效率达到70%。小鼠的中位生存期从32.5天增加到48天以上，有30%的小鼠至少存活了60天，而对照组小鼠在40天时已全部死亡。
▲脑内注射CRISPR-LNP后，胶质母细胞瘤的生长得到了显著抑制，动物生存时间延长（图片来源：参考资料[1]）
类似的，这种疗法也显著改善了转移性卵巢癌小鼠的生存。利用抗体修饰，研究人员构建的脂质纳米颗粒可以特异性针对癌细胞上过表达的受体EGFR，使它们选择性地进入卵巢癌细胞。只要单次注射，基因编辑效率就可达80%。两次注射后，不仅强烈抑制了肿瘤的生长，小鼠的总体生存率提高近80%。
此外，新疗法的安全性也得到了研究人员的关注。实验分析结果显示，在治疗所用的剂量下，CRISPR-LNP没有出现毒性和免疫原性。
研究人员指出，很多类型的癌症有复发率高、出现耐药性等的现象，重复给药还会增加与治疗相关的毒性，严重降低患者的生活质量。利用CRISPR-Cas基因编辑技术，将有望永久性地破坏肿瘤存活基因，提高治疗效果。
基于在治疗两种恶性肿瘤中展现出的潜力，研究人员表示，这种新的技术也为治疗其他类型的疾病开辟了可能性。“利用信使RNA的分子药物是一个正在蓬勃发展的研究领域。实际上，目前正在开发的很多新冠疫苗就是以此为基础的。”Peer教授表示，“12年前，当我们第一次谈到信使RNA疗法时，听上去就像科幻小说。但我相信，不久的将来，我们将看到许多基于RNA的个体化疗法，造福癌症和其他疾病的患者。”
参考资料
[1] Daniel Rosenblum et al., (2020) CRISPR-Cas9 genome editing using targeted lipid nanoparticles for cancer therapy. Science Advances. DOI：10.1126 / sciadv.abc9450
[2] With new ‘elegant chemo,’ Israeli scientists edit genome to destroy cancer DNA https://www.timesofisrael.com/with-new-elegant-chemo-israeli-scientists-edit-genome-to-destroy-cancer-dna/
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