宮頸癌是危害婦女健康的重大疾病之一，位于全世界女性惡性腫瘤發病的第三位[1]。高危型人乳頭瘤病毒（HPV）感染是引發宮頸癌的主要原因[2]。其中，70%的宮頸癌是由HPV16和HPV18這兩種亞型引起的[3]。HPV可以致癌的重要原因是它可以表達E6和E7兩種癌蛋白，促進細胞的異常增殖，從而引起腫瘤的發生與發展[4]。目前，預防和治療HPV感染的方法有干擾素治療、物理療法等，但這些都無法徹底清除HPV感染，甚至會導致宮頸機能不全[5]。而HPV疫苗雖可來預防HPV感染，但是在已經感染了HPV的人群中，疫苗目前卻是無效的[6]。
現今，隨著基因藥物的不斷發展，基因治療在抗腫瘤中的應用愈發受到研究者和臨床工作者的青睞。隨著基礎醫學的不斷發展，越來越多的重組質粒技術開始發展起來，如靶向基因敲除的規律成簇間隔短回文重復（CRISPR/Cas）重組質粒等[7]。利用CRISPR/Cas9技術可切割HPV癌基因，進而殺傷宮頸癌細胞。但是，由于存在器官、組織和細胞屏障，單獨質粒并不能穿透這些屏障進入細胞質，甚至有可能引起核酸降解或DNA雙鏈斷裂，因此，需要有合適的載體保護基因藥物免受體內酶類和細胞內物質的破壞，使質粒DNA能有效進入細胞核內，發揮基因在胞核轉錄蛋白質的作用[8]。
由于CRISPR/Cas9質粒系統堿基數多，體積大，為有效遞送CRISPR/Cas9質粒系統，華中科技大學同濟醫學院藥學院譚松巍副教授課題組與中山大學附屬第一醫院婦產科胡爭教授課題組合成了聚酰胺-胺（PAMAM）-聚（β-氨基酯）超支化共聚物（hPPC），并制備了hPPC-CRISPR/Cas9 質粒納米復合物系統。該系統表現出優于PEI25kD和商業轉染試劑HP的轉染效率，能有效切割HPV陽性腫瘤細胞中的HPV病毒整合片段，降低HPV相關E7蛋白的表達，誘導凋亡蛋白RB1的表達，進而有效抑制腫瘤的生長。此外，研究揭示了拓撲結構對質粒轉染的影響，支化度最高的hPPC1轉染能力最強，線性PBAE次之，支化度低的hPPC2轉染能力最低。因此，合成超支化共聚物作為一種新的基因轉染材料，能夠有效用于CRISPR/Cas9基因編輯系統的遞送，并顯示出了較好的抗腫瘤效果和良好的生物安全性，為CRISPR/Cas9基因編輯系統在病毒感染相關腫瘤的治療提供了臨床應用思路。
圖1. 納米粒的制備及HPV感染相關宮頸癌治療機制示意圖
該研究成果以題為”Hyperbranched poly(β-amino ester) based polyplex nanopaticles for delivery of CRISPR/Cas9 system and treatment of HPV infection associated cervical cancer”，發表在《Journal of Controlled Release》2020年第321期上。
本文第一作者為華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院藥劑科高雪琴碩士、中山大學附屬第一醫院婦產科博士生金莊以及華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院婦產科碩士生譚項宇，通訊作者為華中科技大學同濟醫學院藥學院譚松巍副教授和中山大學附屬第一醫院婦產科胡爭教授。
文章信息：Xueqin Gao, Zhuang Jin, Xiangyu Tan, Chong Zhang, Chenming Zou, Wei Zhang, Jiahui Ding, Bhudev C. Das, Konstantin Severinov, Inga Isabel Hitzeroth, Priya Ranjan Debata, Dan He, Xin Ma, Xun Tian, Qinglei Gao, Jun Wu, Rui Tian, Zifeng Cui, Weiwen Fan, Zhaoyue Huang, Chen Cao, Yuxian Bao, Songwei Tan, Zheng Hu. Hyperbranched poly(β-amino ester) based polyplex nanopaticles for delivery of CRISPR/Cas9 system and treatment of HPV infection associated cervical cancer. Journal of Controlled Release, 2020, IF= 7.901.
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- 美國圣母大學高海峰教授課題組：基于層狀分段超支化共聚物的人工光捕獲體系取得重要進展 2017-12-07
