根据宾夕法尼亚州立大学的研究人员的说法，一种新开发的“GPS纳米粒子”静脉注射可以瞄准癌细胞，对肿瘤生长和扩散所涉及的蛋白质进行基因打击。他们在人类细胞系和小鼠中测试了他们的方法，以有效地敲除致癌基因，并报告称该技术可能为众所周知的难以治疗的基底样乳腺癌提供更精确和有效的治疗方法。
他们今天（3月11日）在《自然》杂志上发表了他们的研究成果
ACS纳米
。他们还提交了一份临时申请，为这项研究中描述的技术申请专利。
“我们开发了一种GPS纳米粒子，可以找到需要它的地方，”宾夕法尼亚州立大学纳米医学教授、核工程教授、材料科学与工程教授通讯作者·迪潘詹·潘说。“一旦到达那里，也只有在那里，它才能输送基因编辑蛋白来阻止癌细胞扩散。这是一项艰巨的任务，但我们证明了该系统对基底样乳腺癌有效。”
与三阴性乳腺癌类似，基底样乳腺癌的发病率可能低于其他乳腺癌，但治疗起来可能更具挑战性，这主要是因为它们缺乏其他乳腺癌中发现的三种治疗靶点。它们还往往具有侵略性，快速生长肿瘤并脱落扩散到身体其他部位的细胞。这些细胞可以种植更多的肿瘤，这一过程称为转移。
“转移是一个巨大的挑战，特别是像三阴性和基底样乳腺癌这样的癌症，”潘说。“这种癌症很难被发现，在常规乳房x光检查中不会显示出来，它主要影响尚未接受预防性护理的年轻或非裔美国人。结果可能非常非常糟糕，因此当癌症没有得到足够早的发现时，显然存在未得到满足的更有效治疗的临床需求。”
该团队制造了一种特洛伊马纳米颗粒，用特殊设计的脂肪分子伪装起来，看起来像天然存在的脂质，并充满了CRISPR-Cas9分子。这些分子可以靶向细胞的遗传物质，识别特定的基因并将其敲除，或使其无效。在这种情况下，该系统靶向人类叉头盒C1（fox C1），它参与引发转移。
潘将设计的脂质描述为“两性离子”，这意味着它们在纳米粒子的外壳上具有接近中性的电荷。这可以防止身体的免疫系统攻击纳米粒子-因为它伪装成一种无威胁的正常分子-并可以帮助释放有效载荷，但只有当脂质识别癌细胞的低pH值环境时。为了确保脂质仅在低pH值下激活，研究人员设计了它们，一旦它们进入更酸性的肿瘤微环境，就会将电荷转变为正电荷，从而触发有效载荷释放。
但是身体是一个巨大的地方，所以研究人员如何确保CRISPR-Cas9有效载荷到达正确的目标？为了确保纳米颗粒能够与正确的细胞结合，它们附着了一种上皮细胞粘附分子（EpCAM），这种分子已知会附着在基底样乳腺癌细胞上。
“还没有人试图用上下文相关的递送系统靶向基底样乳腺样癌细胞，该系统可以从基因上敲除感兴趣的基因，”潘说。“我们是第一个证明这是可以做到的。”
其他人开发了病毒递送系统，劫持病毒颗粒将治疗药物运送到细胞，以及使用纳米颗粒的非病毒递送系统。潘说，他的团队的方法的不同之处在于表面脂质仅在目标环境中产生反应，这降低了脱靶和对健康细胞伤害的可能性。此外，他补充说，由于身体不认为脂质是一种威胁，因此免疫反应的可能性较小，他们在实验中验证了这一点。
该团队首先在人类三阴性乳腺癌细胞中测试了这种方法，验证了纳米颗粒将在正确的环境中部署CRISPR/Cas9系统。他们证实，纳米颗粒可以在小鼠模型中找到通往肿瘤的途径，部署该系统并成功敲低FOXC1。潘说，下一步，研究人员计划继续测试纳米粒子平台，最终目标是将其应用于人类临床。
“我们也在探索如何应用平台技术，”潘说。“我们可以定制表面的分子，它所携带的有效载荷，并使用它来鼓励其他区域的愈合。这个平台有很大的潜力。