骨肉瘤（Osteosarcoma）是一种高度侵袭性的恶性骨肿瘤，多发于儿童和青少年。根据WHO统计，骨肉瘤每年的发病率约为百万分之4.8，恶性程度高，易出现骨转移和肺转移，预后较差。骨肉瘤的综合治疗在近30年来没有显著提高，尤其是转移性骨肉瘤死亡率居高不下。在此背景下，也没有任何新药获得批准。因此晚期转移性骨肉瘤的治疗迫切需要新的治疗药物与策略。
RNA干扰（RNAi）技术能够在转录及转录后水平抑制基因的表达从而发挥生物学作用。通过设计合适的siRNA理论上能干扰任意致病基因的表达从而发挥基因治疗的作用。更为重要的是，siRNA拥有更好的特异性、更少的药物毒性、更低的耐药性等天然优势。然而，RNAi药物潜在的“脱靶”风险、激活免疫系统、体内稳定性差、利用率低等问题凸显。实际上，RNAi药物会产生诸多的应用问题，是因为缺乏一种安全、可靠、与机体高度兼容的siRNA体内递送系统。近日，南京大学附属金陵医院骨科周光新团队与南京大学生命科学学院陈熹团队在Cell Death and Disease杂志在线发表了题为“In vivo self-assembly and delivery of VEGFR2 siRNA-encapsulated small extracellular vesicles for lung metastatic osteosarcoma therapy”的论文，利用体内自组装siRNA的策略，避免了siRNA体内递送的瓶颈问题，从而在动物模型上实现了对骨肉瘤肺转移的高效治疗。具体而言，该技术利用合成生物学设计理念，通过向小鼠静脉注射可表达VEGFR2 siRNA的合成生物学基因环路（以质粒DNA的形式），将小鼠的肝脏重构成可以产生和分泌siRNA的器官，继而利用机体自身的外泌体分泌和传输途径，实现siRNA在体内稳定、高效、安全的生产和传输。利用该策略，该团队成功实现了对转移性骨肉瘤病灶中VEGFR2靶基因的干预，在多种骨肉瘤肺转移动物模型上显示了卓越的治疗作用，且治疗效果优于小分子靶向VEGFR2酪氨酸激酶抑制剂阿帕替尼。体内自组装siRNA作用于VEGFR2靶点从而治疗转移性骨肉瘤的模式图：CMV-siRV基因环路包含一个CMV启动子部分和一个siRNA表达单元，可以驱动VEGFR2 siRNA的转录；该基因环路通过尾静脉注射进入小鼠体内后，能被肝脏细胞吞噬，通过重编程宿主肝脏从而指导siRNA在肝脏的自动合成和分泌小细胞外囊泡（sEV）的自组装；进而，sEV包裹的VEGFR2 siRNA通过血液循环被递送至肺部病灶中的血管内皮细胞，通过抑制血管内皮细胞中VEGFR2的表达，进而调控肿瘤微环境中的血管生成。在疗效评估中，CMV-siRV基因环路能够在尾静脉肺转移模型和胫骨原位肺转移模型中显著缩小了肿瘤体积，并延长荷瘤小鼠的生存期，其疗效优于阳性药阿帕替尼。在安全性方面，CMV-siRV基因环路治疗在小鼠体内并没有产生明显的毒副作用和组织器官损害，然而阿帕替尼组却观察到显著的肝脏毒性和皮肤损害。
综上，本项研究以无毒、无免疫原性且生物相容的方式在体内生成和递送siRNA，能够在有效抑制肿瘤血管新生和肿瘤进展的同时，提高小鼠生存质量，延长小鼠总生存期，整体治疗效果优于TKI药物阿帕替尼。该研究建立了一种靶向VEGFR2的治疗方法，旨在探索体内自组装siRNA 能否通过靶向血管内皮细胞有效抑制肿瘤微环境中的血管新生，以期拓展基因治疗的靶标范围和开发新治疗策略。研究生俞凌锋和樊根涛医生为本文的共同第一作者，南京大学附属金陵医院周光新教授和南京大学陈熹教授、张辰宇教授为本论文通讯作者。转载须知：“岚翰生命科学”特邀稿件，且作者授权发布；本内容著作权归作者和“岚翰生命科学”共同所有；欢迎个人转发分享，未经授权禁止转载，违者必究。
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参考文献1.Yu L, Fan G, Wang Q, Zhu Y, Zhu H, Chang J, Wang Z, Zhan S, Hua X, She D, Huang J, Wang Y, Zhao J, Zhang CY, Chen X, Zhou G. In vivo self-assembly and delivery of VEGFR2 siRNA-encapsulated small extracellular vesicles for lung metastatic osteosarcoma therapy. Cell Death Dis. 2023 Sep 22;14(9):626.
本文完