精準醫療新紀元—外泌體介導的RNAi用於胰腺癌治療

景傑編者按：胰腺癌是一種惡性程度很高，診斷和治療都很棘手的惡性消化道腫瘤，其發病率和死亡率近年來明顯上升。GTPase KRAS的突變是胰腺癌發生的關鍵原因，但是目前尚沒有針對該蛋白的靶向治療藥物。 RNAi技術興起後，人們對基於該技術的癌症靶向治療寄予厚望。但是傳統脂質體介導的RNAi因為跨膜運輸效率有限，極大地限制該方法的應用。外泌體是細胞分泌的一類直徑在40-150nm大小的囊外小泡，其膜上存在很多參與信號轉導的膜蛋白，參與細胞間信號交流。近日，美國安德森癌症研究中心的研究人員利用外泌體作為細胞間信號轉導的媒介的特點，將其改造siRNA的傳遞載體，大大提高了siRNA介導的靶向治療的效果。研究人員通過遺傳改造，使外泌體攜帶特異性針對KrasG12D（胰腺癌致癌突變）的siRNA／shRNA，最終顯著抑制腫瘤生長，並顯著提高小鼠的生存率。該研究成果發表在著名的學術期刊Nature。景傑生物作為全球蛋白質及翻譯後修飾的領跑者，可以為您提供一整套常規蛋白質組學及修飾組學研究的解決方案，同時還能為您提供高靈敏度的修飾類泛抗體，助力您的研究工作。

關鍵詞：胰腺癌、外泌體、RNAi、癌症的靶向治療、CD47

研究思路和成果：在胰腺導管腺癌發生的過程中，GTPase KRAS突變扮演了重要的角色，有超過90%的胰腺癌都存在突變的KRAS，其驅動腫瘤發生，進展以及轉移。之前的研究表明，在小鼠中突變的KRAS能保持腫瘤的生長及幫助癌前腫瘤轉變成浸潤性腫瘤。當抑制KRAS後，腫瘤逐漸消失並且不再有複發的跡象。然而目前還沒有某種藥物能直接靶向性的針對RAS家族蛋白。在肺癌和結直腸癌研究中，納米材料包裹RNAi的策略常被用來錨定Kras或其下游效應蛋白進而對腫瘤產生影響，而在胰腺中，由於RNAi的轉運效率以及納米材料在循環系統中快速被清除等原因，這種策略並不是非常理想。外泌體是一種納米級別的胞外囊泡（40-150 nm），幾乎所有的細胞都能分泌外泌體，並進入其他細胞當中，由此，本研究中主要關注於外泌體能否替代納米材料，成為RNAi的有效載體。

首先，研究人員從包皮成纖維細胞培養上清中分離出外泌體，並用質譜對外泌體標記蛋白CD47與CD63進行檢測。隨後通過電穿孔方式將siRNA注入外泌體（iExosome）和脂質體（iLiposome）（圖1）。在人類PANC-1（KRASG12V）細胞中發現，與iLiposomes相比，iExosomes更顯著的降低KRASG12DmRNA水平及磷酸化的ERK蛋白水平。此外，iExosomes還特徵性抑制PANC-1細胞（KRASG12D細胞）中的RAS活性，損害細胞的增殖以及增強細胞凋亡，而對KRAS野生型細胞、KRASG12V細胞及KRASG12C細胞沒有影響。

（圖1 外泌體純化與siRNA載入）

隨後在小鼠模型上腹腔注射iExosomes，開展靶向治療驗證。對照組小鼠的腫瘤呈現快速增長的態勢，而注射iExosomes的實驗組小鼠在處理30天之後腫瘤明顯縮小（圖2）。而注射iLiposomes組小鼠未觀察到類似的現象。iExosomes並不影響KRAS野生型腫瘤的生長及小鼠存活。

（圖2 iExosomes抑制PANC-1腫瘤生長）

CD47是信號調控蛋白alpha（SIRPα）的配體，CD47-SIRPα的結合起始「don』t eat me」信號途徑進而抑制細胞的吞噬作用。外泌體表面存在的CD47有助於外泌體逃離線體免疫系統的清除，RAS介導的巨胞飲以及外泌體表面存在的其他蛋白可能可以促進胰腺癌細胞對iExosomes的利用（圖3）。

（圖3 CD47及巨胞飲可以增強iExosomes的利用以及治療效果）

小鼠實驗還發現，iEsoxomes處理組小鼠生存期顯著延長，iExosomes能夠減輕腫瘤帶來的副作用。除此之外，iExosomes療法也沒有帶來顯著的毒副作用（圖4）。

（圖4 iExosomes抑制胰腺癌的進展）

總結：本研究表明外泌體能夠攜帶並轉運RNAi，抑制腫瘤的生長，這可能跟其類似質膜結構的磷脂雙分子層及膜蛋白組成有關。上述特徵使得外泌體能夠逃離線體循環系統的清除。此項研究打開了外泌體在胰腺癌靶向療法的新局面，基於小鼠模型上觀察到的良好結論，我們有理由相信，日後外泌體療法在臨床上將具有重大的應用潛力。

參考文獻：

Kamerkar, Sushrut,et al. (2017) Exosomes facilitates therapeutic targeting of oncogenic KRAS in pancreatic cancer.Nature.doi:10.1038/nature22341.

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