肿瘤转移战场的“双重间谍”：铂药化身基因编辑信使，敲除PAR2抗肿瘤转移！

Design of nano-sized polymeric platinum (NanoPt) to deliver CRISPR/Cas9 for cancer metastasis inhibition via gene editing of PAR2. a , Synthesis of polymeric tetravalent platinum (polyPt) and construction of NanoPt@Cas9-PAR2. b , A schematic illustrating that NanoPt@Cas9-PAR2 inhibits tumor metastasis through RAGE/ERK-mediated EMT and ferroptosis by knocking out of PAR2.

自20世纪70年代获批以来，铂类药物化疗已成为癌症患者的主要治疗手段。铂的抗癌效果主要在于其能与DNA共价结合引发癌细胞毒性。然而，越来越多的证据表明，包括铂在内的化疗药物对癌细胞迁移的抑制作用微弱甚至无效，且可能促进乳腺癌、卵巢癌和肺癌等多种肿瘤类型的癌症转移。肿瘤转移是导致癌症患者死亡的重要原因，还与化疗耐药性协同作用于临 床治疗周期。本研究发现，顺铂连续治疗显著降低了癌细胞对顺铂的敏感性，并促进了癌细胞的体外划痕愈合和跨膜迁移，进一步揭示了其对癌症转移的促进作用。因此，在铂类治疗方案中加入抗转移药物似乎有助于预防肿瘤转移和耐药性。

蛋白酶激活受体2（PAR2）属于G蛋白偶联受体，通过多种信号通路（包括Gα或β-arrestin依赖的Ca 2+ 、ERK、cAMP、RhoA信号通路）在多种肿瘤细胞中发挥缓解癌症转移的强效调节作用。此外，近期研究报道PAR2-LRP6-Axin信号显著调节了绒毛外滋养细胞的侵袭和增殖，而RNF43作为PAR2的负调节因子影响β-catenin信号和结肠癌的生长，表明PAR2-RNF43-β-catenin信号通路参与肿瘤进展。而且，与正常组织样本相比，PAR2在人类肿瘤组织中的表达显著上调，其过表达与癌症患者的肿瘤进展密切相关，这一点 从Kaplan-Meier生存曲线中得到了证实。本团队先前的研究也发现，基因敲除或药理学抑制PAR2可减轻癌细胞的运动能力，进而通过限制EGFR激活、ERK信号和EMT来逆转药物耐药性。因此，靶向PAR2可能是克服铂类相关癌细胞迁移的潜在策略。

CRISPR-Cas9系统作为一种新颖且强大的基因组编辑工具，因其高特异性和高效性而越来越受到癌症研究领域的关注。在CRISPR-Cas9系统中，sgRNA可引导Cas9核酸酶通过Watson-Crick碱基配对靶向基因组DNA，然后Cas9核酸酶执行链特异性切割，从而实现精准基因编辑。这项强大的技术可用于执行PAR2基因编辑，以阻断铂类癌症治疗中的肿瘤转移。然而，由于多次转染不同组分会显著降低基因组编辑的效率，因此开发了一种质粒基础的CRISPR-Cas9系统，将Cas9蛋白和sgRNA编码在同一载体中，以避免多次转染。不过， 该CRISPR-Cas9系统的强负电荷、大尺寸和核酸降解问题仍是挑战，因此如何安全高效地将该系统递送至癌细胞极大地限制了其应用。近年来，大量纳米材料被用于封装和递送CRISPR-Cas9系统至靶向部位，如脂质纳米颗粒、聚合物、金纳米簇等。纳米技术不仅可以浓缩CRISPR-Cas9系统并保护其免受降解，还可以通过靶向递送来减轻铂类药物的副作用（如系统毒性）。

与传统递送系统不同，本研究将聚合物和四价铂纳米化作为药物载体，其并未改变其抑制效力，用于包裹编码PAR2 sgRNA和Cas9的CRISPR-Cas9质粒，以实现铂类药物和P AR2基因敲除的联合给药。纳米铂（NanoPt）不仅是一种化疗药物，还是一个优秀的基因递送载体，因为NanoPt负载Cas9-PAR2（NanoPt@Cas9-PAR2）可增强CRISPR-Cas9的转染，从而降低癌细胞中PAR2的表达。尽管纳米颗粒制剂中铂的剂量较低，但NanoPt@Cas9-PAR2诱导的PAR2缺失显著预防了体内外的癌症转移，而单独的铂类药物或CRISPR-Cas9未能引发此类效果。有趣的是，NanoPt@Cas9-PAR2通过调节RAGE/ERK介导的EMT和铁死亡来减轻癌细胞迁移，且在体内未引发系统毒性效应，表明NanoPt@Cas9-PAR2是一种安全有效的癌症治疗纳米药物。

相关工作以“Nano-polymeric platinum activates PAR2 gene editing to suppress tumor metastasis”为题发表于Biomaterials。成都中医药大学药学院石三军教授、李小芳 教授和中国科学院化学研究所张凌谱研究员为该论文的共同通讯作者，江育虹副教授、博士研究生李雨珂和硕士研究生郑冬梅为论文的共同第一作者。

成都中医药大学石三军教授 ： 博导，入选天府峨眉高层次人才计划、四川省中医药管理局学术和技术带头人和四川省学术和技术带头人后备人选、四川省特聘专家、四川省杰青、省级创新创业优秀指导教师等。相关成果以第一或通讯作者身份在Angew Chem Int Edit, Biomaterials, Nano Today, J Control Release, APSB等顶级杂志上发表SCI论文多篇，其中入选ESI热点论文和高被引论文3篇；参编《药剂学》、《药剂学实验指导》和英文专著各1项，授权专利1项；先后主持了国家科技重大专项（726万）、国家自然科学基金等项目11项，累计经费1000余万元；成果获得两项药品注册批件、并先后获得重庆市科技进步二等奖、四川省科学技术进步三等奖、重庆市科协自然科学优秀学术论文，以及Int J Biol Macromol评审“杰出贡献奖”等奖项；参加中国青年“创青春”大赛国家级银奖、指导大学生获得R35制药学国际技能锦标赛铜奖、“互联网+”、“挑战杯”创新创业竞赛等国家级奖励7项；同时担任了本学科SCI期刊Curr Pharm Design客座主编、Asian J Pharm Sci、Journal of Pharmaceutical Analysis、SmartMat青年编委、《现代肿瘤医学》编委，并任世中联肿瘤精准医学专委会常务理事、中华中医药学会中成药分会委员、中西医结合学会中药学青年委员、中国抗癌协会纳米药物专委会青年委员、省科青联理事、省药学会药剂专委会委员等职务。

西南交通大学江育虹副教授 ： 澳大利亚昆士兰大学博士，西南交通大学生命科学与工程学院药学系副教授，四川省海外高层次留学人才。以第一或通讯作者身份在ACS Nano, J Control. Release, Acta Pharm. Sin. B, Br. J Pharmacol.等国际期刊发表SCI论文多篇，先后主持国家自然科学基金项目、四川省科技厅项目、人社厅留学回国人员科技基金项目、成都市科技厅项目等。担任《VIEW》、《Exploration》、《现代肿瘤医学》、《Nano TransMed》等杂志青年编委，曾多次受邀参加国内外学术会议并做报告。