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Nature:重大突破!利用靶向KRAS突变基因的外泌体治疗胰腺癌

来源:生物谷 2017-06-08 21:44


KRAS蛋白晶体结构,图片来自Thomas Splettstoesser/Wikipedia。

2017年6月8日/生物谷BIOON/---外泌体(exosome)是所有细胞释放出的病毒大小的颗粒。它们天然地存在于血液中。根据来自美国德州大学MD安德森癌症中心的一项新的研究,对外泌体进行基因操纵可能提供一种新的胰腺癌治疗方法。相关研究结果于2017年6月7日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Exosomes facilitate therapeutic targeting of oncogenic KRAS in pancreatic cancer”。论文通信作者为德州大学MD安德森癌症中心癌症生物学系研究员Raghu Kalluri博士。

德州大学MD安德森癌症中心的早期研究已证实外泌体可被用来检测胰腺癌,但是这些最新的发现揭示出作为一种潜在新的疗法,经过基因改造的外泌体可被用来直接地和特异性地靶向经常与胰腺癌相关的KRAS突变基因。

在这项新的研究中,经过基因修饰的外泌体(被称作iExosome)能够运送特异性地靶向KRAS突变基因的小RNA分子,从而导致胰腺癌模式小鼠病情缓解,增加它们的总存活率。这些研究人员采用了一种被称作RNA干扰(RNAi)的靶向方法:利用这些天然的纳米颗粒(即外泌体)运送小干扰RNA(siRNA)或短发夹RNA(shRNA)分子来靶向胰腺癌细胞中的KRAS突变基因,从而影响多种胰腺癌模型的肿瘤负荷和存活。他们证实外泌体能够作为一种高效的RNAi载体发挥作用,这是因为这些纳米大小的囊泡(即外泌体)轻松地在体内迁移和进入靶细胞(包括癌细胞)中。

作为一种分子通断开关的KRAS发生突变时会处于“开启”状态。在80%~95%的胰腺导管腺癌(PDAC)当中,这个基因发生突变,这也是这种癌症中最为常见的突变。这些研究人员证实iExosome能够运送特异性地靶向KRAS的siRNA和shRNA分子,并且比他们的合成对应物脂质体(liposome)更加高效。脂质体不具有外泌体表现出的天然复杂性和优势。

德州大学MD安德森癌症中心癌症生物学助理教授Valerie LeBleu博士说,“我们的研究提示着与脂质体相比,外泌体表现出运送siRNA分子和抑制侵袭性胰腺瘤生长的优异能力。我们也证实外泌体表面上的CD47存在允许它们躲避来自循环单核细胞的吞噬作用。”

CD47是一种参与很多细胞过程(包括细胞死亡、生长和迁移)的蛋白。吞噬作用是被称作巨噬细胞的白细胞用来消化细胞碎片、外源异物和颗粒的一种过程。单核细胞是最大类型的白细胞,也具有吞噬作用,并且在免疫细胞中发挥着重要作用。

德州大学MD安德森癌症中心癌症生物学系实习生Sushrut Kamerkar博士说,“从根本上说,CD47发起一种‘不要吃我’的信号来抑制吞噬作用。我们鉴定出CD47如何阻止外泌体在血液循环中被清除,并且促进将它们运送到胰腺癌细胞中。”

尽管采用当前的标准疗法,PDAC患者的预后是较差的,因而有效的新疗法是迫切需要的。对PDAC开展的基因分析表明KRAS基因突变在绝大多数患者体内发生,并且在癌症起始、进展和转移中发挥着显著的作用。尽管存在其他的基因缺陷,在小鼠体内利用基因操纵抑制致癌的KRAS基因会阻止肿瘤进展。在此之前,开发一种直接的特异性地靶向KRAS的方法是遥不可及的。

这些研究人员也证实一种被称作巨胞饮(macropinocytosis)的细胞过程促进发生KRAS基因突变的癌细胞摄取外泌体。巨胞饮参与细胞清除营养物和囊泡。

Kamerkar说,“与之前的发现相一致的,由于增加的巨胞饮过程,达到胰腺的外泌体数量增加可能为外泌体进入KRAS相关的癌细胞提供进一步的优势。尽管胰腺瘤存在致密的基质,我们的结果也支持癌细胞高效地摄取iExosome。还需开展进一步的研究以便更好地理解通过巨胞饮进入细胞中的外泌体是否具有其他的可能增强它们的抗肿瘤能力的特征。”(生物谷 Bioon.com)

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原始出处:

Sushrut Kamerkar, Valerie S. LeBleu, Hikaru Sugimoto et al. Exosomes facilitate therapeutic targeting of oncogenic KRAS in pancreatic cancer. Nature, Published online 07 June 2017, doi:10.1038/nature22341

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