來自中山大學(xué)、科學(xué)技術(shù)大學(xué)和哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員在新研究中開發(fā)出了一種新型的分子傳遞平臺(tái)，利用該平臺(tái)可克服當(dāng)前將基于RNA的基因沉默技術(shù)用于癌癥**的一個(gè)重要障礙：確保**能到達(dá)正確的位點(diǎn)并在該處停留。這一研究成果在線發(fā)布在4月18日的《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》(Science Translational Medicine)雜志上。
來自中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院乳腺癌中心的宋爾衛(wèi)(Erwei Song,)教授，科技大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的王均(Jun Wang)教授以及哈佛醫(yī)學(xué)院波士頓兒童醫(yī)院的Judy Lieberman博士為這篇文章的共同通訊作者。
在這篇文章中，研究人員構(gòu)建的這一新平臺(tái)是由一段抗體片段和一個(gè)包裝肽組合而成，利用它研究人員成功地穩(wěn)定并將基于RNA的分子傳遞到了乳腺癌小鼠模型腫瘤處，阻止了腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。
約有20%的乳腺癌細(xì)胞表面表達(dá)一種稱為HER2的蛋白，這類乳腺癌通常具有高度侵襲性。隨著諸如曲妥珠單抗(trastuzumab ，商品名為Herceptin?)和拉帕替尼(lapatinib ，商品名為Tykerb?)一類的靶向**物出現(xiàn)，它們也開始取得了良好的**效果。然而那些耐受曲妥珠單抗、復(fù)發(fā)性的，或不表達(dá)HER2的乳腺癌目前卻仍然難于**。
為了開發(fā)出乳腺癌的其他靶向性**策略，Lieberman與宋爾衛(wèi)將研究焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向了一種稱為RNA干擾 (RNAi) 的分子現(xiàn)象。RNAi是指通過小干擾RNAs(sirnas)這類小片段RNA沉默個(gè)別基因表達(dá)的現(xiàn)象。初科學(xué)家們?cè)谥参镏杏^察到這一現(xiàn)象，直到10年前才證實(shí)RNAi在哺乳動(dòng)物中同樣活躍存在，現(xiàn)在它已成為了大量臨床研究的焦點(diǎn)。
一直以來阻礙RNAi臨床應(yīng)用的一個(gè)重要的絆腳石就是無法確保siRNAs去到它們應(yīng)到達(dá)的位點(diǎn)。Lieberman 解釋說：“裸siRNAs會(huì)被腎臟很快**，細(xì)胞攝取它們也并不容易。其他的傳遞系統(tǒng)，例如脂質(zhì)體往往會(huì)導(dǎo)致siRNAs在肝臟聚集?！?/p>
Lieberman說：“大的挑戰(zhàn)是如何將siRNAs傳遞至腫瘤位點(diǎn)，且不會(huì)引起身體其他部位的毒性作用和炎癥反應(yīng)?！?/p>
Lieberman和宋爾衛(wèi)決定采用一種他們初開發(fā)用于**HIV感染細(xì)胞的靶向性技術(shù)將siRNAs傳送至乳腺腫瘤處。首先他們將能夠關(guān)閉 PLK1基因(編碼產(chǎn)物可促進(jìn)細(xì)胞分裂)的siRNAs結(jié)合到魚精蛋白上。魚精蛋白是一種在精細(xì)胞中壓縮包裝DNA的肽。然后將魚精蛋白連接到一段抗 HER2的抗體片段(稱為ScFv)上，構(gòu)建出了一個(gè)可直接靶向HER2陽(yáng)性乳腺癌的傳送系統(tǒng)。
Lieberman 說：“魚精蛋白可以穩(wěn)定siRNAs，保護(hù)它們不被血流中的酶降解。ScFv抗體片段確保了它們靶向性傳遞到HER2陽(yáng)性細(xì)胞并對(duì)其發(fā)揮作用。”
研究小組將對(duì)抗PLK1的裸siRNAs和ScFv-魚精蛋白包裝的siRNAs分別給予移植人類乳腺腫瘤的小鼠。研究人員發(fā)現(xiàn)裸siRNAs快速地在腎臟聚集并被排泄出去，它們?cè)谛∈蟮陌胨テ趦H為6分鐘。而包裝性siRNAs則被直接傳送到了小鼠的HER2陽(yáng)性腫瘤位點(diǎn)。在72小時(shí)內(nèi)仍可輕易地檢測(cè)到這些siRNAs。
一旦這些siRNAs達(dá)到腫瘤位點(diǎn)，就會(huì)被腫瘤細(xì)胞所攝取。它們關(guān)閉了腫瘤細(xì)胞中的PLK1，減緩了腫瘤生長(zhǎng)，抑制了腫瘤轉(zhuǎn)移。
研究人員表示他們并未發(fā)現(xiàn)在肝臟、腎臟或血流中有炎癥或毒性作用，這表明siRNA只在它們的目的靶標(biāo)——乳腺癌細(xì)胞中沉默了PLK1。
Lieberman 指出：“PLK1是一個(gè)廣泛表達(dá)的基因。但是由于我們只靶向性地將siRNA傳遞給了HER2表達(dá)腫瘤細(xì)胞，因此我們能夠非常高效地沉默癌細(xì)胞，而不對(duì)其他組織產(chǎn)生毒副作用?！?/p>
利用抗體-魚精蛋白傳遞平臺(tái)，研究人員甚至可將沉默不同基因(除PLK1外，還有AKT 和CCND1基因)的雞尾酒傳送至小鼠腫瘤發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)。
Lieberman認(rèn)為該技術(shù)大有希望應(yīng)用于廣泛的腫瘤和其他**?！霸撈脚_(tái)可用于**上將siRNAs靶向所有我們找到了細(xì)胞表面特異性靶標(biāo)的細(xì)胞。我們還可以利用它來靶向**細(xì)胞，表明它可用于****瘤和白血病，并成為**器官排斥的一種途徑?！?/p>
作者簡(jiǎn)介：
宋爾衛(wèi)
男，主任醫(yī)師，教授，研究員，普外專科副主任，博士生導(dǎo)師，于2000年獲得外科醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，曾先后被我院派往德國(guó)艾森大學(xué)醫(yī)學(xué)院和美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院進(jìn)行博士后研究工作。在《自然.醫(yī)學(xué)》等國(guó)際權(quán)威雜志發(fā)表論文25篇，研究成果被選為“2003年全球十大科技突破”之一，為“國(guó)家杰出青年基金”獲得者，教育部新世紀(jì)人才。
主要從事乳腺癌早期診斷，包括BRCA1和BRCA2基因突變對(duì)家族性乳腺癌和血清蛋白指紋圖對(duì)乳腺癌的早期診斷，以及乳腺癌的微創(chuàng)**和生物**，包括RNA干擾療法等的研究。教育部“長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授”;美國(guó)基因**預(yù)測(cè)專家委員會(huì)成員;美國(guó)高科技協(xié)會(huì)常務(wù)委員;美國(guó)NHLBI RNAi工作組成員，《Journal of RNAi and gene silencing》雜志編委;廣州**協(xié)會(huì)乳腺癌專業(yè)委員會(huì)委員;廣東省青年科學(xué)家協(xié)會(huì)常務(wù)委員;廣東省青年科學(xué)家協(xié)會(huì)生物與醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會(huì)副主任委員。
留學(xué)歸國(guó)人員，2000年獲醫(yī)學(xué)外科學(xué)博士學(xué)位;1999-2001年，德國(guó)艾森大學(xué)醫(yī)學(xué)院移植實(shí)驗(yàn)室博士后研究;2002-2004年，美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院CBR生物醫(yī)學(xué)研究所 (原哈佛醫(yī)學(xué)院血液研究中心)博士后研究員，講師，從事RNA干擾在腫瘤和感染**模型的應(yīng)用開發(fā)研究?，F(xiàn)任中山大學(xué)附屬二院醫(yī)研中心主任、普外科副主任(分管科研)。2000廣東省衛(wèi)生系統(tǒng)青年崗位能手，廣東省衛(wèi)生廳2003廣東省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)第三名，廣東省科委2006統(tǒng)戰(zhàn)部為**建設(shè)小康社會(huì)貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，國(guó)家統(tǒng)戰(zhàn)部2007教育部長(zhǎng)江學(xué)者，特聘教授，國(guó)家教育部。
王 均
1993年于武漢大學(xué)獲化學(xué)專業(yè)和細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)學(xué)士學(xué)位;1999年1月于武漢大學(xué)獲高分子化學(xué)和物理專業(yè)博士學(xué)位;1994年在北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部(原北京醫(yī)科大學(xué))藥學(xué)院天然與仿生**國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室從事高分子**佐劑的開放課題研究;1999年5月至2004年6月先后在約翰霍普金斯醫(yī)學(xué)院新加坡生命醫(yī)學(xué)中心(Johns Hopkins Singapore)、美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系從事博士后研究;2004年9月，入選科學(xué)院“百人計(jì)劃—引進(jìn)國(guó)外杰出人才”，任科學(xué)技術(shù)大學(xué)高分子科學(xué)與工程系教授，博士生導(dǎo)師，2006年獲“百人計(jì)劃”擇優(yōu)支持;2006年7至8月，德國(guó)羅斯托克大學(xué)醫(yī)學(xué)院訪問教授;2006 年12月起任科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究員;2011年獲國(guó)家杰出青年科學(xué)基金資助。目前任化學(xué)會(huì)化學(xué)生物學(xué)專業(yè)委員會(huì)委員，《國(guó)際生物醫(yī)學(xué)工程》雜志編委;曾獲國(guó)際**控制釋放協(xié)會(huì)2001年“Capsugel Award on Innovative Aspects of Gastrointestinal Drug Absorption and Delivery”;在Angewandte Chemie-International Edition、Journal of the American Chemical Society、ACS Nano、Journal of Controlled Release、Biomaterials等雜志發(fā)表研究論文71篇，其中通訊作者和**作者論文51篇，參與撰寫英文專著章節(jié)一篇，論文被他組引用 1300余次;授權(quán)發(fā)明**3項(xiàng)，美國(guó)發(fā)明**1項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)室已畢業(yè)博士研究生7人，指導(dǎo)博士研究生中3位獲科學(xué)院院長(zhǎng)獎(jiǎng)，2位獲“**”優(yōu)良研究生獎(jiǎng)，4位獲朱李月華優(yōu)良博士生獎(jiǎng)，2009~2011年實(shí)驗(yàn)室研究生連續(xù)3年獲GE基金會(huì)科技**獎(jiǎng)(其中2次一等獎(jiǎng)，一次二等獎(jiǎng))，2位研究生獲得 2010年度校級(jí)學(xué)術(shù)新人獎(jiǎng)，1位獲2011年度教育部學(xué)術(shù)新人獎(jiǎng)。
研究興趣：腫瘤靶向**、納米**和**輸送系統(tǒng)、RNA干擾、納米生物醫(yī)學(xué)和生物材料
原文摘要：
Targeted Delivery of PLK1-siRNA by ScFv Suppresses Her2+ Breast Cancer Growth and Metastasis
A major obstacle to developing small interfering RNAs (siRNAs) as cancer drugs is their intracellular delivery to disseminated cancer cells. Fusion proteins of single-chain fragmented antibodies (ScFvs) and positively charged peptides deliver siRNAs into specific target cells. However, the therapeutic potential of ScFv-mediated siRNA delivery has not been evaluated in cancer. Here, we tested whether Polo-like kinase 1 (PLK1) siRNAs complexed with a Her2-ScFv-protamine peptide fusion protein (F5-P) could suppress Her2+ breast cancer cell lines and primary human cancers in orthotopic breast cancer models. PLK1-siRNAs transferred by F5-P inhibited target gene expression, reduced proliferation, and induced apoptosis of Her2+ breast cancer cell lines and primary human cancer cells in vitro without triggering an interferon response. Intravenously injected F5-P/PLK1-siRNA complexes concentrated in orthotopic Her2+ breast cancer xenografts and persisted for at least 72 hours, leading to suppressed PLK1 gene expression and tumor cell apoptosis. The intravenously injected siRNA complexes retarded Her2+ breast tumor growth, reduced metastasis, and prolonged survival without evident toxicity. F5-P–mediated delivery of a cocktail of PLK1, CCND1, and AKT siRNAs was more effective than an equivalent dose of PLK1-siRNAs alone. These data suggest that F5-P could be used to deliver siRNAs to treat Her2+ breast cancer.
