來自中山大學、科學技術大學和哈佛醫(yī)學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，利用該平臺可克服當前將基于RNA的基因沉默技術用于癌癥**的一個重要障礙：確保**能到達正確的位點并在該處停留。這一研究成果在線發(fā)布在4月18日的《科學轉化醫(yī)學》(Science Translational Medicine)雜志上。
來自中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院乳腺癌中心的宋爾衛(wèi)(Erwei Song,)教授，科技大學合肥微尺度物質科學國家實驗室的王均(Jun Wang)教授以及哈佛醫(yī)學院波士頓兒童醫(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，研究人員構建的這一新平臺是由一段抗體片段和一個包裝肽組合而成，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，阻止了腫瘤生長和轉移。
約有20%的乳腺癌細胞表面表達一種稱為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，它們也開始取得了良好的**效果。然而那些耐受曲妥珠單抗、復發(fā)性的，或不表達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)將研究焦點轉向了一種稱為RNA干擾 (RNAi) 的分子現象。RNAi是指通過小干擾RNAs(sirnas)這類小片段RNA沉默個別基因表達的現象。初科學家們在植物中觀察到這一現象，直到10年前才證實RNAi在哺乳動物中同樣活躍存在，現在它已成為了大量臨床研究的焦點。
一直以來阻礙RNAi臨床應用的一個重要的絆腳石就是無法確保siRNAs去到它們應到達的位點。Lieberman 解釋說：“裸siRNAs會被腎臟很快**，細胞攝取它們也并不容易。其他的傳遞系統(tǒng)，例如脂質體往往會導致siRNAs在肝臟聚集。”
Lieberman說：“大的挑戰(zhàn)是如何將siRNAs傳遞至腫瘤位點，且不會引起身體其他部位的毒性作用和炎癥反應?！?/p>
Lieberman和宋爾衛(wèi)決定采用一種他們初開發(fā)用于**HIV感染細胞的靶向性技術將siRNAs傳送至乳腺腫瘤處。首先他們將能夠關閉 PLK1基因(編碼產物可促進細胞分裂)的siRNAs結合到魚精蛋白上。魚精蛋白是一種在精細胞中壓縮包裝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，構建出了一個可直接靶向HER2陽性乳腺癌的傳送系統(tǒng)。
Lieberman 說：“魚精蛋白可以穩(wěn)定siRNAs，保護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陽性細胞并對其發(fā)揮作用?！?/p>
研究小組將對抗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)現裸siRNAs快速地在腎臟聚集并被排泄出去，它們在小鼠的半衰期僅為6分鐘。而包裝性siRNAs則被直接傳送到了小鼠的HER2陽性腫瘤位點。在72小時內仍可輕易地檢測到這些siRNAs。
一旦這些siRNAs達到腫瘤位點，就會被腫瘤細胞所攝取。它們關閉了腫瘤細胞中的PLK1，減緩了腫瘤生長，抑制了腫瘤轉移。
研究人員表示他們并未發(fā)現在肝臟、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——乳腺癌細胞中沉默了PLK1。
Lieberman 指出：“PLK1是一個廣泛表達的基因。但是由于我們只靶向性地將siRNA傳遞給了HER2表達腫瘤細胞，因此我們能夠非常高效地沉默癌細胞，而不對其他組織產生毒副作用。”
利用抗體-魚精蛋白傳遞平臺，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。
Lieberman認為該技術大有希望應用于廣泛的腫瘤和其他**?！霸撈脚_可用于**上將siRNAs靶向所有我們找到了細胞表面特異性靶標的細胞。我們還可以利用它來靶向**細胞，表明它可用于****瘤和白血病，并成為**器官排斥的一種途徑。”
作者簡介：
宋爾衛(wèi)
男，主任醫(yī)師，教授，研究員，普外專科副主任，博士生導師，于2000年獲得外科醫(yī)學博士學位，曾先后被我院派往德國艾森大學醫(yī)學院和美國哈佛醫(yī)學院進行博士后研究工作。在《自然.醫(yī)學》等國際權威雜志發(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“國家杰出青年基金”獲得者，教育部新世紀人才。
主要從事乳腺癌早期診斷，包括BRCA1和BRCA2基因突變對家族性乳腺癌和血清蛋白指紋圖對乳腺癌的早期診斷，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“長江學者特聘教授”;美國基因**預測專家委員會成員;美國高科技協(xié)會常務委員;美國NHLBI RNAi工作組成員，《Journal of RNAi and gene silencing》雜志編委;廣州**協(xié)會乳腺癌專業(yè)委員會委員;廣東省青年科學家協(xié)會常務委員;廣東省青年科學家協(xié)會生物與醫(yī)學專業(yè)委員會副主任委員。
留學歸國人員，2000年獲醫(yī)學外科學博士學位;1999-2001年，德國艾森大學醫(yī)學院移植實驗室博士后研究;2002-2004年，美國哈佛大學醫(yī)學院CBR生物醫(yī)學研究所 (原哈佛醫(yī)學院血液研究中心)博士后研究員，講師，從事RNA干擾在腫瘤和感染**模型的應用開發(fā)研究。現任中山大學附屬二院醫(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廣東省科技進步三等獎第三名，廣東省科委2006統(tǒng)戰(zhàn)部為**建設小康社會貢獻獎，國家統(tǒng)戰(zhàn)部2007教育部長江學者，特聘教授，國家教育部。
王 均
1993年于武漢大學獲化學專業(yè)和細胞生物學專業(yè)學士學位;1999年1月于武漢大學獲高分子化學和物理專業(yè)博士學位;1994年在北京大學醫(yī)學部(原北京醫(yī)科大學)藥學院天然與仿生**國家重點實驗室從事高分子**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)學院新加坡生命醫(yī)學中心(Johns Hopkins Singapore)、美國約翰霍普金斯大學醫(yī)學院生物醫(yī)學工程系從事博士后研究;2004年9月，入選科學院“百人計劃—引進國外杰出人才”，任科學技術大學高分子科學與工程系教授，博士生導師，2006年獲“百人計劃”擇優(yōu)支持;2006年7至8月，德國羅斯托克大學醫(yī)學院訪問教授;2006 年12月起任科學技術大學生命科學學院教授、博士生導師，合肥微尺度物質科學國家實驗室研究員;2011年獲國家杰出青年科學基金資助。目前任化學會化學生物學專業(yè)委員會委員，《國際生物醫(yī)學工程》雜志編委;曾獲國際**控制釋放協(xié)會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;授權發(fā)明**3項，美國發(fā)明**1項。實驗室已畢業(yè)博士研究生7人，指導博士研究生中3位獲科學院院長獎，2位獲“**”優(yōu)良研究生獎，4位獲朱李月華優(yōu)良博士生獎，2009~2011年實驗室研究生連續(xù)3年獲GE基金會科技**獎(其中2次一等獎，一次二等獎)，2位研究生獲得 2010年度校級學術新人獎，1位獲2011年度教育部學術新人獎。
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.
