用外泌体靶向胰腺癌的KRAS

大家好，今天给大家带来的是年9月6号发表在“PANCREATICCANCER”上

的一篇News，题目是“ExosomesfortargetingKRASinthetreatmentofpancreaticcancer”让我们一起来学习吧！

摘要：

胰腺导管腺癌常常发生KRAS癌基因突变，它可以驱动肿瘤启始、增殖、进展以及转移的发生。专门用来运输具有特异性靶向沉默KRAS（G12D）的siRNA的外泌体在特异性靶向胰腺癌细胞方面具有高效性，从而可以减少RAS的激活、减少癌细胞增殖和转移的发生。

PartI

胰腺导管腺癌（PDAC）的预后目前仍旧是很差的。据统计到年在美国，PDAC将成为第二大主要的癌症死因，仅次于肺癌。目前能用外科手术控制病情的PDAC患者仅仅只有一小部分，而大部分（约85%）的病人确诊时已经是局部晚期或者转移癌了。对于这类病人，缓解的医疗手段由传统的化学药物治疗（比如吉西他滨和近年来出现的FOLFIRINOX方案以及紫杉醇，紫杉醇相比吉西他滨提供了更好的边缘生存优势）因此，目前急需一种新的方法可以改善这些不良后果。

在PDAC中KRAS癌基因的最常见的激活点突变位点就是密码子12（外显子2）突变，出现在70%-95%的PDAC病人中。最常见的单核苷酸突变导致碱基替换（c.35G＞A）导致GGT（编码甘氨酸）变成GAT（编码天冬氨酸），因此出现了KRAS-G12D。其他在密码子12和密码子13、密码子61上的突变出现频率就比较小了（包括G2V,G12R,G12A,G12C，G13D，Q61L,Q61H）。KRAS蛋白是一个GTP酶，它可以作为细胞膜生长因子受体与细胞内信号通路和转录因子耦合的一个分子开关，因此可以控制各种细胞生命过程。KRAS（G12D）中发生的碱基替换损伤了KRAS蛋白本身固有的GTP酶活性并且阻止了GTP酶蛋白的激活，从而阻止了GTP（活化的KRAS）向GDP(失活的KRAS)转变。因此KRAS（G12D）始终绑定GTP并且持续活化下游信号通路，比如PI3K-AKT-mTOR或者RAF-MEK-ERK，这些激活不要需要依赖上游生长因子受体的活化才能启动。在这些信号通路活化后，细胞核内的转录因子也活化了，并且刺激细胞增殖、转化、粘附和生存。

小干扰RNA（siRNA）是一类单链或者双链的RNA分子，它具有与目标基因特异性互补的mRNA，因此可以结合并且降解靶基因以及减少该该基因翻译为蛋白质。短发卡RNA（shRNAs）也是RNA干扰的一种途径。用这些RNA工具改变mRNA的翻译成相应蛋白质避免了对细胞有损伤的基因敲低方式的应用。目前也有一些在活体和细胞水平进行RNA的干扰从而抑制癌基因的表达的预实验或临床预实验的成功案例。

外泌体是细胞内吞作用起源的一种小囊泡（50-nm），他可以右各种各样的细胞分泌，并且外泌体主要包含能够影响细胞表型以及行为的RNA和蛋白质。例如，外泌体被释放入肿瘤微环境能够成为促进细胞与细胞间相互沟通的重要介质。利用外泌体作为药物传递的介质与纳米粒子药物传输系统中的脂质体或者聚合物纳米粒子相比具有明显的优势。外泌体理论上来说是无免疫原性的，它们可以转运小分子（比如化疗药物阿霉素或者紫杉醇），蛋白质，siRNA以及microRNA。并且在细胞水平它们可以避开内体小泡途径并且避免被溶酶体降解。

PartII

利用外泌体作为药物传输载体发挥了明显的优势。

Kamerkar等人从人类包皮成纤维细胞中提取了外泌体，并且发现这类外泌体是专门运输siRNA和shRNA靶向KRAS（G12D）这个癌基因的。作者用人类胰腺癌细胞系（野生型或者包含各种KRAS突变）以及免疫功能不全和免疫功能健全的小鼠胰腺癌动物模型（原位异种移植以及在无胸腺和转基因小鼠身上进行同种异体移植）分别从细胞和活体水平进行了临床前实验。

荧光标记的靶向KRAS(G12D)的siRNA首先用电穿孔的方式转入外泌体（因此称之为iExosomes--专职外泌体），同时作者也用同样的方式对脂质体进行处理（称为iLiposomes）当做对照组。在实验过程中作者发现了外泌体上的CD47可以使外泌体免受血中单核细胞的吞噬作用，因此使外泌体在血中的含量得到保留。与iLiposomes相比，用iExosomes处理后能够明显抑制胰腺癌KRAS（G12D）突变细胞的增殖，由于它减少了下游磷酸化（活化）的ERK蛋白，同时野生型KRAS，以及其他如KRAS（G12V或者G12C）突变的癌症细胞都没有收到什么影响。再胰腺癌小鼠模型上进行验证时，也发现与对照组和用iLiposomes处理组的小鼠相比，iExosomes处理组的小鼠胰腺癌肿瘤的生长几乎一致，并且减少了转移癌症转移的形成，从而延长了了该组小鼠的生命。并且将iExosomes处理组的小鼠解剖后胰腺HE染色后发现，减少了促缔组织增生反应，提高了癌症细胞的凋亡，抑制了癌症细胞的增殖以及减少了p-ERK、p-AKT和RAS。接下来作者将iExosomes进行小鼠腹腔内注射，发现iExosomes的摂取率在胰腺癌细胞中明显升高（与正常胰腺细胞相比），主要是由于KRAS（G12D）突变的细胞依赖巨胞饮作用进行摄取外泌体。

PartIII

目前通过靶向KRAS来治疗PDAC已经被应用于RAS分子细胞内过程的不同阶段了。目前人们追求用反义或者干扰RNA在转录水平靶向KRAS，通过在翻译后水平应用farnesyl转移酶抑制剂或者是抗RAS的疫苗多肽，并且针对信号通路中的各种下游信号分子MEK,PI3K,AKT,mTOR,RAF，RAL分别应用各自的抑制剂。尽管在临床前和一期试验阶段已经出现一些鼓舞人心的结果，但是并没有报导一些实质性的益处。但是，在过去几年里，临床前和临床研究已经证明聚合物植入物siG12D?LODER（包含可生物降解的肿瘤内植入物（LODER）含有并且释放siRNA（siG12D）靶向KRAS，可持续超过4个月），并且表现出良好的耐受性以及对于局部晚期的PDAC病人表现出潜在的疗效。

人类的外泌体提供了一种潜在的非免疫原性的药物递送方式，并且通过巨胞饮作用表现为癌细胞特异性摄取。另外，外泌体上CD47的出现保护了外泌体免受单核细胞吞噬作用的清除，因此促进了系统性给药。致癌的KRAS(G12D)的定位靶向包括潜在的50%的胰腺癌。这种方法可能成为一种新的用天然的人类化合物个性化治疗胰腺癌的新手段。Kamerkar等人对这个概念进行了实验证明，虽然还存在一些生物技术方面必须克服的问题，如计量和注射路线问题（静脉和/内或者肿瘤内）。

Conclusion

在实验的胰腺癌模型中，带有siRNA的外泌体靶向KRAS（G12D）癌基因：从人类包皮成纤维细胞提取的外泌体通过一定技术装载有靶向沉默KRAS（G12D）的siRNA或者shRNA（成为iExosomes）。iExosomes含有CD47因此保护外泌体免受血中单核细胞的吞噬作用的清除。胰腺癌细胞通过巨胞饮作用大大提高了外泌体摂取率。siRNA靶向KRAS（G12D）后减低了KRASGTP酶的活性以及下游RAF-MEK-ERK或者PI3K-AKT-mTOR信号，从而抑制了细胞增殖并且增加了胰腺癌细胞的凋亡。在胰腺癌小鼠模型中进行iExosomes腹腔内注射后首先被胰腺癌细胞摄取，并且明显抑制了肿瘤生长和转移。

原文链接:doi:10./nrgastro..

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