近日，武漢大學程巳雪團隊在國際頂級學術期刊Advanced Materials雜誌（IF=25.809）發表了題為：Aptamer/Peptide-Functionalized Genome-Editing System for Effective Immune Restoration through Reversal of PD-L1-Mediated Cancer Immunosuppression 的研究論文。
該研究開發了一種基於天然聚合物的基因治療遞送系統，能夠將CRISPR-Cas9基因編輯質粒特異性遞送至腫瘤細胞核，進而敲除β-catenin，下調腫瘤細胞上PD-L1表達，逆轉PD-L1介導的腫瘤免疫逃逸，增強T細胞對腫瘤的殺傷。
在癌症治療中，一個關鍵障礙就是腫瘤細胞對多種治療形式產生耐藥性傾向。癌症免疫療法，通過增強免疫力殺滅腫瘤細胞，是解決腫瘤治療耐藥性最有希望的策略之一，正在引起越來越多的研究興趣。
然而，在腫瘤進展過程中，腫瘤誘導的免疫逃逸和免疫抑制作用限制了免疫作用的抗腫瘤效率。
腫瘤細胞表面通常會表達多種免疫抑制配體，以逃避免疫監視，PD-L1就是其中的代表。PD-L1通過與T細胞上表達的PD-1結合，抑制抗腫瘤T細胞免疫。
因此，阻斷PD-1 / PD-L1的結合，成為目前最有前景的癌症治療手段之一（即免疫檢查點療法），目前也已有多種PD-1 / PD-L1抑制劑在國內外上市，用於治療肺癌、前列腺癌、霍奇淋巴瘤、胃癌等等。
但是，檢查點抑制療法可能會引起意想不到的副作用，在某些臨床試驗中其治療效果並不令人滿意。
與通過檢查點抑制劑恢復抗腫瘤免疫力相比，通過基因組編輯直接敲除腫瘤細胞中PD-L1的表達，具有高特異性和持續治療益處的優勢。
然而，在目的惡性細胞中實現有效的基因編輯仍然具有挑戰性。病毒載體的遞送效率較高，但是缺乏特異性和生物安全性極大地限制了臨床應用。而非病毒載體具有更高的安全性，但往往不具有足夠的遞送效率。
β-catenin是Wnt/β-catenin信號通路的重要成員，由CTNNB1基因編碼，參與多種細胞行為，例如增殖、凋亡、遷移、侵襲和癌變等。
之前的研究表明，抑制β-catenin會下調腫瘤細胞中PD-L1的表達。因此，程巳雪團隊提出通過CRISPR基因編輯技術敲除β-catenin，抑制Wnt/β-catenin信號通路，從而下調腫瘤細胞上PD-L1的表達，最終逆轉PD-L1介導的癌症免疫逃逸和免疫抑制作用，有效恢復抗腫瘤免疫力。
考慮到病毒載體的潛在安全性風險，以及非病毒載體的低效率，程巳雪團隊開發了一種基於天然聚合物的基因治療遞送系統。
該遞送系統以適體（AS1411）共軛結合透明質酸，細胞穿膜肽TAT及核定位信號肽NLS共軛結合透明質酸。CRISPR-Cas9質粒帶負電荷，通過與帶正電荷的魚精蛋白、鈣離子之間的靜電相互作用，CRISPR-Cas9質粒被封裝在此天然聚合物遞送系統中。
適體（AS1411）與在腫瘤細胞膜和細胞核上過表達的核仁素具有很強的親和力，使該遞送系統具有靶向腫瘤細胞核的功能，
透明質酸（HA）是一種具有良好生物相容性的陰離子聚合物，可為各種腫瘤細胞中的自組裝和目標CD44提供負電荷，從而增強了腫瘤靶向效率。
細胞穿膜肽TAT及核定位信號肽NLS使得該系統穿透細胞膜，進入細胞核，進一步促進了CRISPR-Cas9質粒的吸收和核轉運。
藉助於這些功能性成分，該遞送系統可以將CRISPR-Cas9基因組編輯質粒特異性地遞送至腫瘤細胞核並有效敲除β-catenin蛋白。
CRISPR-Cas9基因編輯敲除β-catenin蛋白後，受抑制的Wnt /β-catenin信號通路通過下調PD-L1表達，來抑制腫瘤細胞生長，並恢復T細胞的抗腫瘤活性。
此外，在該基因治療遞送系統中，魚精蛋白和透明質酸是FDA批准的藥物，鈣離子和碳酸根離子是生理環境中天然存在的離子。而適體是小分子核酸，CRISPR--Cas9質粒和細胞穿膜肽TAT及核定位信號肽NLS，它們都會在發揮作用後降解為天然成分。
整個遞送載體組分具有良好的生物相容性和生物安全性。
總的來說，該研究通過使用適體/肽功能化的載體，將CRISPR-Cas9質粒特異性遞送至腫瘤細胞核，通過敲除β-catenin，逆轉PD-L1介導的癌症免疫逃逸，來實現有效的免疫修復。
該研究提供了一種簡便的策略來逆轉腫瘤免疫逃逸和免疫抑制，所開發的基因組編輯遞送系統在癌症治療中具有廣闊的研究和應用前景。
https://doi.org/10.1002/adma.202000208
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