数据亮点快览
- 肿瘤生长抑制率达 90%
- 小鼠总体生存期延长约 90%（42天 → >84天）
- 10 只小鼠中 5 只实现肿瘤病灶完全消退，未见复发
- 全身及各器官安全性指标正常
研究背景：实体瘤 CRISPR 面临的三重枷锁
头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）发生于口腔、咽及喉部黏膜上皮，全球每年新增约60万例、30万人死于该病。目前标准治疗虽在持续进步，但约50%的局部进展期患者最终仍面临复发，5年生存率长期处于低位。这一现实迅速推动着将 CRISPR-Cas9 应用于实体瘤局部治疗的前沿探索。
然而，要实现实体瘤局部精准基因编辑，需要同时巧解三道屏障：
- 递送屏障：实体瘤致密基质深度阻碍LNP渗透，全身给药LNP极易在肝脏大量蓄积，导致肿瘤局部实际摄取量极低。
- 特异性屏障：就算LNP到达肿瘤局部，如何确保编辑事件仅发生在癌细胞，而非周边正常组织，仍是必须突破的关卡。
- 靶点选择屏障：双链 DNA 断裂的脱靶风险要求靶基因必须是“癌症专属”的——高表达对癌细胞必不可少，而在正常成体组织低表达。
2024年12月，以色列特拉维夫大学 Dan Peer 教授团队在 Advanced Science 发表重磅论文，提出了一套系统性破题方案：瘤内注射 + 抗EGFR主动靶向 + SOX2癌症特异性敲除的三重策略组合。
靶点设计：为什么选SOX2 + EGFR？
▶ SOX2——癌细胞的“致命弱点”
SOX2是维持干细胞多能性的关键转录因子。在正常成体组织中严格受控、低水平表达；在HNSCC等多种癌症中则高度过表达，主导癌干细胞增殖、凋亡抗性与远处转移，是 HNSCC不良预后的独立预测因子。
更关键的是：来自全球最大功能基因组学平台“癌症依赖性图谱 (DepMap)”的大规模数据表明，SOX2具有极高的负依赖评分——敲除SOX2对癌细胞几乎是致命的，而正常成体组织低表达也意味着脱靶风险相对可控。这一特性使 SOX2 成为 HNSCC 的理想CRISPR 靶点。
▶ EGFR——递送与治疗的“一箭双雕”
EGFR在高达 90% 的 HNSCC 中过表达。将抗EGFR单克隆抗体包被于 LNP表面，实现了两重目标：
- 递送实力：通过内吞转运（受体介导的内吞），显著提高EGFR高表达癌细胞对LNP的摄取效率与肿瘤内滞留。
- 协同治疗：EGFR激活可通过STAT3通路上调SOX2表达；抗EGFR抗体包被因此在递送SOX2 sgRNA的同时，对SOX2高表达形成额外的信号通路抑制，两者协同、效果远超单一干预。
技术路径：三步实操构建靶向 CRISPR 纳米武器
▶ Step 1：筛选高效 sgRNA
在 UMSCC-104（口腔癌）和 FaDu（下咽癌）两株细胞系中，对 3 条 SOX2 sgRNA进行 RNP 转染筛选。sgSOX2-A 表现最优：UMSCC-104 中实现 58%基因编辑、FaDu 中实现40%编辑，并导致两株细胞系活力分别下降至对照组的约 40% 和 62.5%。该 sgRNA被选定为后续所有体内外实验的核心 guide。
▶ Step 2：筛选最优可电离脂质配方
采用微流控混合将化学修饰的Cas9 mRNA 与 sgRNA 共封装于 LNP，筛选包含 5 种专有可电离氨基脂质（L14、L15、L24、L30、L31）的 LNP 配方。所有配方粒径 80–100 nm、PDI < 0.2、包封率 >85%。
▲ CRISPR-LNP的有效性。图源：参考文献[1]
▶ Step 3：ASSET 策略构建抗EGFR 靶向 cLNP
利用非共价的 ASSET 连接策略，将抗人 EGFR 单克隆抗体均匀包被于 L31-LNP 表面，抗体偶联效率接近 100%。小鼠体内生物分布实验确认：EGFR-tLNP 在肿瘤部位的荧光素酶表达量显著高于裸LNP与同型对照组，流式细胞术进一步确认其在 CD44⁺ 癌细胞中的高摄取率。肝脏与脾脏中并未检出任何脱靶编辑，安全性得到完整验证。
动物实验：从统计数据到完全清除
荷瘤小鼠在肿瘤体积达约50 mm³（接种后第 10 天）时，于第 10、17、24 天接受三次瘤内注射（1 mg/kg），分为四组：
- T-sgSOX2：靶向 tLNP + SOX2 敲除 guide（核心治疗组）
- I-sgSOX2：非靶向 LNP + SOX2 敲除 guide
- T-sgNC：靶向 tLNP + 无关序列对照 guide
- I-sgNC / PBS：阴性对照
核心疗效数据
- T-sgSOX2 组肿瘤生长抑制率达 90%（相比 I-sgNC，第 6 周）
- 总体生存期延长 ~90%（42 天 → >84 天），10/10 小鼠存活超过 42 天
- 10 只小鼠中 5 只实现肿瘤病灶完全消退，未见复发
- I-sgSOX2 组前 6 周同样有效，但后续出现复发趋势，凸显主动靶向的关键作用
- 肝、肾功能指标及三大炎症因子（TNFα、IL-10、IL-1β）均无异常，安全性良好
▲ αEGFR-SOX2-LNP介导异种移植HNSCC小鼠模型中的治疗性基因编辑。图源：参考文献[1]
关于主动靶向的可能机制：除提升LNP对癌细胞的渗透和内化效率外，EGFR抗体包被同时阻断了EGFR信号通路的SOX2转录激活途径，形成SOX2基因敲除与EGFR信号阻断的协同效应。
研究展望：三重策略为实体瘤CRISPR疗法提供可复制范本
该研究构建了一个高度可转化的实体瘤CRISPR治疗范式，其逻辑清晰、可复制性强，在12周随访中展现了持续接近完全缓解的疗效证据。其转化案例价值不仅限于HNSCC，同样适用于其他具有临床可视/可触及病灶的实体瘤（乳腺癌、皮肤癌、甲状腺癌等）。三项关键设计原则具有普适性：
- 瘤内给药：规避肝脏脱靶，适合临床可及的局部病灶，深部病灶可借助内镜/超声引导。
- 抗体靶向修饰：高效特异性内化，并与相应信号通路协同，确保持续治疗响应。
- 癌症专属靶点：安全性与疗效的「双重保险」，逐步推广至具有局部高依赖性致癌基因的其他癌种治疗范式。
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- mRNA + sgRNA 共递送 LNP：高包封率（>85%）、低 PDI（<0.2）、粒径80–150 nm，支持化学修饰 Cas9 mRNA 与高修饰sgRNA 的共封装。可直接用于体外细胞转染或小鼠瘤内注射实验。
- 抗体靶向修饰 LNP：支持将客户指定靶向抗体（如抗EGFR、抗CD3、抗PD-L1等）包被于LNP表面，制备ASSET类似策略的靶向递送系统，助力建立体内靶向活性评估模型。
- 开箱即用、标准化配方：每批均完成 DLS、RiboGreen 包封率等全项质控，提供现货或定制小批量服务。无需自建微流控平台，缩短实验准备周期，快速融入你的科研体系。
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封面图来源：Freepik.com
参考文献：
[1] Masarwy et al., Targeted CRISPR/Cas9 Lipid Nanoparticles Elicits Therapeutic Genome Editing in Head and Neck Cancer, Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202411032
关于晟迪生物
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