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【文献解读】敲除HO-1基因，让肿瘤细胞更“敏感”一些

光动力疗法（PDT）能够诱导活性氧（ROS）介导的免疫原性细胞死亡（ICD），从而释放内源性肿瘤相关抗原、新抗原及损伤相关分子。作为一种非侵入性原位疗法，PDT被证实可触发自体疫苗的生成。然而，ROS不仅降低ICD产量，还可能成为肿瘤复发和远处转移的种子细胞。因此，消除肿瘤对ROS的耐药性并实现可遗传的ROS敏感性至关重要。

近日，四川大学联合新加坡国立大学在《Nature Biomedical Engineering》发表了题为"A HO-1 gene knockout using a NanoCRISPR scaffold suppresses metastasis in mouse models"的研究论文，其设计的Nano CRISPR支架（纳米载体化CRISPR基因编辑系统）显示出20.15%的基因编辑效率，同时不影响关键免疫细胞的基因编辑和杀伤功能。Nano CRISPR通过敲除HO-1基因，将肿瘤细胞的异质表型转化为ROS敏感状态，提升了ICD的疗效和原位疫苗接种效果。

原文链接: https://doi.org/10.1038/s41551-025-01518-1

文章亮点

1. ROS的易感性

The Nano CRISPR通过永久性敲除HO-1能有效提升肿瘤对ROS的易感性，而不会对主要免疫细胞产生不利影响。

2. 优异的治疗效果

Under 在近红外光（NIR）照射条件下，原位自体纳米疫苗（AVAX）治疗组的肿瘤生长抑制率达到93%，明显优于AVAX-Ce6+L组的83%。

3. 强大的免疫特性

When 联合激光照射与抗PD-L1抗体治疗时，Nano CRISPR平台可在黑色素瘤模型中诱导强效抗肿瘤免疫与长期免疫记忆。

设计AVAX和验证

研究者首先以聚复合物作为核心，功能共聚物作为外壳，通过静电相互作用制备了核-壳结构的NanoCRISPR支架。而后，他们对胶体稳定性、载药量和转染效率进行优化，确定了最优的AVAX。

其设计的AVAX在透明质酸酶和弱酸性环境中能够完全释放CpG和Ce6，证实AVAX能够对肿瘤内外微环境产生分层响应。

图1.AVAX纳米疫苗的设计与表征

AVAX消除ROS耐受性

AVAX实现了CRISPR-Cas9系统对肿瘤细胞的高效递送，并靶向敲除先前筛选出的ROS耐受关键基因HO-1。

在B16F10黑色素瘤和LL/2肺癌模型中，单次静脉注射联合NIR辐照，即可实现20.15%的肿瘤细胞内HO-1基因编辑效率，增强PDT疗效，并诱发自体疫苗效应，激活长效抗肿瘤免疫应答。该策略通过对肿瘤细胞进行遗传改造，可以永久改变其对ROS的敏感性。

图2.AVAX通过消除肿瘤对活性氧的耐受性

AVAX的体外免疫激活和生物分布

经NIR辐照处理的AVAX可增强肿瘤细胞ICD效应，从而激活骨髓来源的树突状细胞（BMDCs），并可能促进抗原呈递。

此外，AVAX在体内主要被肿瘤细胞摄取，为HO-1基因敲除提供了便利；同时对BMDCs、T细胞和巨噬细胞几乎无影响，也未产生明显毒性作用。

图3.AVAX 的 ICD 激活效应及其在肿瘤中的优先摄取

AVAX的体内抗肿瘤作用

在相同NIR照射条件下，AVAX治疗组的肿瘤生长抑制率达到93%，明显优于AVAX-Ce6+L组的83%和其他未表现出明显的肿瘤抑制效果的处理组。

同时，AVAX治疗组的ROS蓄积量明显高于其他对比组。综上，AVAX对体内抗肿瘤具有优异的治疗效果。

图4.AVAX 的体内抑瘤效果与 ROS 蓄积增强

预防肿瘤复发

在原发肿瘤切除实验中，AVAX+L&αPD-L1联合治疗显著降低了肿瘤复发率，使6只实验鼠中有5只的无瘤生存期超过75天。进一步的复攻实验显示，该组小鼠肿瘤生长最为缓慢，证实联合治疗可有效抑制复发并诱导持久免疫记忆。

图5.AVAX 联合L&αPD-L1显著抑制肿瘤复发并诱导免疫记忆

总结与展望

本研究通过核–壳结构的Nano CRISPR体系，有效解除肿瘤细胞对ROS的遗传耐受性，实现肿瘤“遗传易感化”，在体内抑制肿瘤生长达93%，并与L&αPDL1联合显著抑制肿瘤复发。

这一策略为肿瘤个体化免疫治疗提供了新思路，未来可进一步优化载体递送与安全性，将基因编辑与免疫激活相结合，开发更高效的肿瘤精准治疗方案。

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