超声靶向微泡破坏技术介导下CRISPR/Cas9-FAP慢病毒载体颗粒靶向治疗乳腺癌的初步研究

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目的:1、观察乳腺恶性肿瘤癌相关成纤维细胞(Cancer-associated Fibroblasts,CAFs)内成纤维细胞活化蛋白(Fibroblast Activating Protein,FAP)基因沉默在体内外4T1乳腺癌细胞细胞上的生物学效应。2、探索超声靶 向微泡破坏技术(Ultrasound Targeted Microbubble Destruction,UTMD)介导CRISPR/Cas9-FAP基因投递系统的可行性。方法:1、从新鲜的4T1鼠乳腺癌组织中分离CAFs并利用免疫荧光技术鉴定。针对CAFs上FAP为靶点设计靶向引导序列(single guide RNA,sgRNA),制备慢病毒载体溶液(sgRNA/Cas9)及慢病毒载体微泡溶液(MBs-sgRNA/Cas9)。2、CRISPR/Cas9慢病毒转染CAFs,分组处理如下:G1:对照组(CAFs);G2::CAFs仅由Cas9慢病毒载体转染(CAFs-NC-Cas9);G3::CAFs分别由sgRNA、Cas9慢病毒载体转染(CAFs-sgRNA-Cas9)。QPCR检测各组基因FAP mRNA水平表达情况。上述三组CAFs细胞分别与4T1细胞株体外共培养后流式细胞学检测4T1乳腺癌细胞的增殖能力。3、构建Bale/c裸鼠移植瘤模型,静脉注射处理,分组如下:G1:对照组生理盐水(NC);G2:慢病毒载体溶液(sgRNA-Cas9);G3:慢病毒载体微泡溶液(UTMD-sgRNA-Cas9),UTMD-sgRNA-Cas9组由超声靶向破坏技术(UTMD)介导。规律记录肿瘤体积,动物活体荧光成像评估慢病毒在小鼠体内的分布,超声弹性成像技术评估各组肿瘤的硬度;实验结束,完整剥离肿瘤,拍照、称重。结果:1、成功鉴定CAFs细胞。2、FAP靶向的 CRISPR/Cas9 系统(CAFs-sgRNA-Cas9)可下调 CAFs 上FAP的表达(P<0.05),抑制4T1细胞的体外增殖(P<0.05)。3、体内实验显示UTMD-sgRNA-Cas9组、sgRNA-Cas9组小鼠肿瘤生长速度较对照组减慢;UTMD-sgRNA-Cas9组、sgRNA-Cas9组小鼠肿瘤体积及重量均较对照组(NC)减小,差异具有统计学意义(sgRNA-Cas9 vs NC:1232.54±495.42mm3 vs 2035.64±446.68mm3,P=0.0274;0.84±0.30g vs 1.53±0.50g,P=0.0295)(UTMD-sgRNA-Cas9 vs NC:1058.65±767.64mm3 vs 2035.64±446.68mm3,P=0.0393;0.75±0.22g vs 1.53±0.50g,P=0.0129)。此外,可视化微泡和慢病毒载体分布情况显示UTMD-sgRNA-Cas9处理组内基于微泡的载体系统提高投递效率,且降低了肿瘤硬度(P<0.05),而sgRNA-Cas9组的肿瘤硬度与对照组相比差异无统计学意义(P>0.05)。结论:1、这些数据为4T1乳腺癌甚至其他上皮来源性实体肿瘤微环境FAP靶点基因治疗的可能性提供了理论依据。2、UTMD技术为CRISPR/Cas9系统提供了 一个有效的基因投递方式。
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