科學(xué)家們開發(fā)出一種名為mLumiOpto的新型基因治療技術(shù)，利用光激活的電流破壞癌細(xì)胞的“能源中心”——線粒體，從而導(dǎo)致癌細(xì)胞廣泛死亡。這一研究成果近日發(fā)表在《Cancer Research》期刊，文章標(biāo)題為《mLumiOpto Is a Mitochondrial-Targeted Gene Therapy for Treating Cancer》。研究團(tuán)隊(duì)通過結(jié)合納米粒子和基因治療技術(shù)，有效縮小了實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和三陰性乳腺癌腫瘤，為攻克這些難治性癌癥提供了新思路。

利用光激活破壞線粒體結(jié)構(gòu)

這項(xiàng)技術(shù)的核心是通過光激活在癌細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生電流，破壞線粒體的內(nèi)膜結(jié)構(gòu)。線粒體作為細(xì)胞的“動(dòng)力工廠”，其功能受損將導(dǎo)致細(xì)胞失去能量供應(yīng)，并觸發(fā)程序性細(xì)胞死亡。研究團(tuán)隊(duì)的聯(lián)合負(fù)責(zé)人、俄亥俄州立大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程和外科教授周路芳博士表示：“我們通過破壞線粒體的膜，使其無法正常運(yùn)作，既不能生產(chǎn)能量，也無法作為信號中樞。這一過程不僅導(dǎo)致細(xì)胞死亡，還引發(fā)DNA損傷?！?/p>

靶向送達(dá)基因治療，提高癌癥特異性

研究團(tuán)隊(duì)還克服了線粒體內(nèi)膜難以穿透的挑戰(zhàn)。通過將光敏蛋白CoChR與一種能發(fā)出生物熒光的酶結(jié)合，利用一種改造后的病毒載體將這些基因信息精確送達(dá)癌細(xì)胞內(nèi)。隨后，通過注射特定化學(xué)物質(zhì)激活酶的發(fā)光功能，從而啟動(dòng)CoChR蛋白，產(chǎn)生正電流并破壞線粒體結(jié)構(gòu)。

為了避免對正常細(xì)胞的影響，研究團(tuán)隊(duì)在基因遞送系統(tǒng)中加入了一種只在癌細(xì)胞內(nèi)高表達(dá)的啟動(dòng)子蛋白。此外，他們使用人類細(xì)胞制造了攜帶治療基因的腺相關(guān)病毒（AAV），并將其包裹在類似人體血液和體液中循環(huán)的天然納米顆粒中，以提高其穩(wěn)定性和安全性。

高效縮小腫瘤，延長實(shí)驗(yàn)動(dòng)物存活期

實(shí)驗(yàn)表明，這一基因治療策略對膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和三陰性乳腺癌兩種惡性腫瘤具有顯著療效。在小鼠模型中，該療法成功減少了腫瘤體積，并延長了患膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠的生存期。此外，成像研究顯示，治療效果局限于癌組織，對正常組織無影響。

研究還發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)通過附著單克隆抗體進(jìn)一步增強(qiáng)了對癌細(xì)胞的靶向性。這些抗體能夠精準(zhǔn)識別癌細(xì)胞表面的特定受體，確保治療基因只作用于癌細(xì)胞。同時(shí)，單克隆抗體還誘導(dǎo)了腫瘤微環(huán)境中的免疫反應(yīng)，為癌癥治療提供了額外的支持。

展望未來

目前，研究團(tuán)隊(duì)正在探索mLumiOpto技術(shù)在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、三陰性乳腺癌以及其他癌癥中的潛在療效。俄亥俄州立大學(xué)已經(jīng)為相關(guān)技術(shù)提交了臨時(shí)專利申請。未來，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步優(yōu)化這一療法，并推進(jìn)其向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。

這項(xiàng)研究不僅為癌癥治療開辟了新途徑，還標(biāo)志著基因治療和光遺傳學(xué)技術(shù)在腫瘤領(lǐng)域的又一次突破。

參考資料：https://www.genengnews.com/topics/omics/light-induced-gene-therapy-disables-cancer-cells-mitochondria-in-mice/

編輯：王洪

排版：李麗