波士顿儿童医院和东北大学的科学家开发了一种CRISPR基因组编辑系统，该系统可抑制三阴性乳腺癌(TNBC)的生长。一项原理证明研究表明，纳米脂质凝胶输送的CRISPR系统旨在靶向已知的癌症基因，从而使小鼠模型中的肿瘤生长停止了77%，而没有任何证据证明对正常组织有毒性。研究小组在《美国国家科学院院刊》上发表的论文中写道：“我们的结果提供了体内CRISPR基因组编辑可以阻止TNBC肿瘤进展的实验证据”，该论文标题为“ 三阴性乳腺肿瘤的治疗性基因组编辑”。使用非阳离子且可变形的纳米脂质凝胶。”

研究人员解释说，TNBC是所有乳腺癌中最具侵袭性的，并且预后最差。研究人员由波士顿儿童医院血管生物学项目主任彭国(Peng Guo)博士和玛莎·摩西(Marsha Moses)博士领导。TNBC在50岁以下的女性，非裔美国女性以及携带BRCA1基因突变的女性中更常见。研究小组写道：“据估计，到2019年，美国将有超过32,000名患者被诊断出患有TNBC，占所有新发乳腺癌病例的12%。” “ TNBC的极具侵略性和转移性，再加上更少的治疗选择，导致所有乳腺癌亚型的死亡率最差，这凸显了对新型精密药物治疗TNBC的迫切和未满足的临床需求。”

虽然CRISPR基因组编辑显示出有望作为包括癌症在内的遗传疾病的潜在治疗方法甚至是治愈方法，但实际上，大多数临床上针对CRISPR的研究都集中在简单的单基因疾病上，这些疾病是由单个基因的缺陷引起的。研究人员指出：“体内CRISPR基因组编辑对更复杂的多基因疾病(例如TNBC)的治疗效果仍不清楚。” “到目前为止，尚未研究体内CRISPR基因组编辑作为TNBC的靶向治疗药物。”

缺乏有效的递送系统，部分地阻碍了将CRISPR基因组编辑的潜力转化为治疗平台。病毒介导的CRISPR元件递送不适合携带较大的有效载荷，并且可能在非靶细胞中引起副作用。另一种方法是将CRISPR有效载荷封装在阳离子聚合物内或脂质纳米颗粒中，但这也可能导致毒性，并且CRISPR元件可能会被捕获在细胞内体中，或者在到达靶细胞之前被分解。

波士顿儿童医院团队开发的方法将CRISPR系统封装在由无毒脂肪分子和水凝胶组成的柔软的非阳离子纳米脂质体内。然后在纳米脂质凝胶表面上铺满靶向ICAM-1的抗体，该蛋白质被Moses实验室在2014年鉴定为TNBC的新型药物靶标。最初的细胞摄取研究表明，ICAM-1抗体可有效地将含有CRISPR的纳米脂质凝胶颗粒特异性地引导至TNBC细胞。进一步的研究表明，与更坚硬的纳米颗粒不同，靶向肿瘤的软纳米脂质凝胶(tNLG)颗粒可以很容易地与肿瘤细胞膜融合，并将CRISPR有效载荷直接传递到细胞内。“…tNLG可以选择性识别并结合TNBC细胞，而不是正常的乳腺细胞，这可能会降低它们在体内的非特异性毒性，这与我们以前使用ICAM1作为TNBC靶标的发现是一致的。” “……可变形的tNLGs在体外比其刚性对应物更有效地突破肿瘤内皮屏障，从而可以提高其体内性能。”正如第一作者郭(Guo)评论说：“使用软颗粒可以使我们穿透肿瘤。肿瘤更好，没有副作用，并且有更多的货物。我们的系统可以大大增加CRISPR的肿瘤递送。” 和更大的货物。我们的系统可以大大增加CRISPR的肿瘤递送。” 和更大的货物。我们的系统可以大大增加CRISPR的肿瘤递送。”

为了将这项技术作为TNBC的潜在治疗策略进行概念验证测试，研究人员设计了CRISPR系统，以Lcn2为靶标.Lcn2是他们先前发现的，已经积极促进乳腺癌进展和转移的已建立的癌症基因，可以产生tNLG -Lcn2KO纳米脂质凝胶颗粒。在过表达Lcn2的人TNBC细胞系中进行的测试证实，tNLG-Lcn2KO系统能够“有效且高效地进行CRISPR基因组编辑”，并在基因转录本和蛋白质水平上均抑制了Lcn2的表达。CRISPR敲低TNBC细胞中Lcn2导致通过抑制上皮向间充质转化(EMT)降低肿瘤细胞的侵袭性和迁移趋势，该机制与促进乳腺肿瘤的进展和转移有关。

接下来，他们将tNLG-Lcn2KO注射到带有TNBC的小鼠体内，发现在给药后24小时内，ICAM-1引导的颗粒特异地驻留在TNBC上，其含量是使用对照纳米脂质凝胶颗粒的1.7倍。他们指出，tNLG-Lcn2KO在小鼠肿瘤中的蓄积水平“明显高于常规纳米药物的平均肿瘤蓄积”。

为了评估系统的治疗潜能，TNBC荷瘤小鼠每周接受tNLG-Lcn2KO纳米脂质凝胶颗粒注射4周，然后让肿瘤继续生长另外4周。结果表明，与对照动物相比，tNLG-Lcn2KO治疗可将肿瘤体积减少77%，肿瘤重量减少69%。与接受假治疗的小鼠的结果相比，体内编辑效率约为81%，导致tNLG-Lcn2KO治疗组的lcn2蛋白水平显着降低。“这些体内结果提供了实验证据，表明通过tNLG进行有效的CRISPR基因组体内编辑可以产生针对TNBC肿瘤生长的有效而特异性的治疗益处。”

令人鼓舞的是，没有证据显示包括肝脏，脾脏和肾脏在内的器官发生与治疗相关的毒性反应，这表明“ tNLG的纳米制剂相对安全，可用于体内CRISPR基因组编辑。”

作者得出结论，他们的原理验证研究表明，tNLG制剂具有“将CRISPR基因组编辑转化为癌症治疗中的新型精密药物的广阔前景。”使用tNLG作为平台递送药物也应可行他们建议，该系统可以使用其他靶标将纳米脂质凝胶颗粒引导至体内TNBC肿瘤，从而靶向TNBC。他们指出，不同的TNBC癌基因，例如PIK3CA，WNT和Notch，也可以作为Lcn2阴性TNBC亚型的替代基因组编辑靶标。摩西总结说：“我们的系统可以精确，安全的方式将更多的药物输送给肿瘤。”