《Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine》：Antibody functionalized targeted siRNA nanodelivery epigenetically controls Slug-Vimentin cross-talk for neuroblastoma inhibition
编辑推荐：
神经母细胞瘤（NB）是一种高致命性儿童肿瘤，其发病与Bmi1等表观遗传调控因子相关。现有靶向治疗存在递送效率低、siRNA易降解等问题。本研究首次开发GD2抗体修饰的HSA-Chitosan纳米杂合体（GBHHNPs）用于递送Bmi1 siRNA，显著提高转染效率（98%肿瘤抑制率），并通过抑制Bmi1介导的Sox2/Slug/Vimentin信号通路，有效阻断细胞迁移和转移标志物表达。纳米系统通过靶向GD2抗原减少副作用，验证了新型表观遗传靶向疗法的潜力。
Mohammed Nadim Sardoiwala | Boddu Mrunalini | Devangi Ghosh | Mohd Ayoub | Surajit Karmakar | Subhasree Roy Choudhury
表观遗传学研究实验室，纳米科学与技术研究所，知识城，第81区，Mohali，旁遮普邦140306，印度
摘要
神经母细胞瘤是一种侵袭性很强的颅外癌症，其致病因素包括表观遗传改变和组蛋白修饰。表观遗传调控因子Bmi1在神经母细胞瘤（NB）的进展中起着关键作用。现有的基于小分子抑制剂的表观遗传靶向疗法存在活性异常和递送困难的问题。然而，siRNA的降解限制了治疗效果，这可以通过纳米递送系统来克服。实际上，针对癌细胞的特异性靶向可以提高治疗效果。GD2是神经母细胞瘤的特异性分子标志物，因此首次使用抗GD2修饰的Bmi1 siRNA与HSA-壳聚糖纳米杂化物结合，用于抑制神经母细胞瘤的表观遗传治疗。研究结果显示，这种纳米杂化物具有优异的转染效率、显著的基因沉默效果，并通过提高Bmi1 siRNA的稳定性有效抑制了肿瘤生长。此外，它还能限制细胞迁移并显著下调转移相关蛋白vimentin的表达，从而发挥抗转移作用。首次对分子机制的探索揭示了Bmi1介导的Sox2/Slug/Vimentin信号通路在神经母细胞瘤进展中的作用，而这种通路被我们的纳米杂化物所抑制。因此，本研究表明HSA-壳聚糖纳米杂化物作为核酸递送系统具有巨大潜力，有望成为治疗神经母细胞瘤的抗GD2修饰靶向表观遗传疗法的新工具。
引言
神经母细胞瘤（NB）是儿童中最常见的颅外实体瘤之一，占儿童癌症的8%，导致15%的死亡率。
1 目前的化疗方案总体生存率仅为15%。然而，结合干细胞疗法、免疫疗法、放射疗法、分化剂疗法和靶向疗法后，生存率可提升至50%。
1 但这些疗法仍伴有严重的副作用，如白细胞减少、易感染、麻木和细胞因子风暴。
2 最近的研究表明，siRNA介导的肿瘤消除、表观遗传靶向疗法以及对癌细胞的特异性靶向取得了显著进展。
3, 4, 5 针对神经母细胞瘤中表达的disialoganglioside抗原GD2的靶向疗法已被证明能有效抑制肿瘤复发和转移，提高生存率。
6 尽管如此，将靶向疗法与现有疗法结合使用后，高风险神经母细胞瘤的生存率仍需进一步提高。因此，需要开发副作用更小、治疗效果更好的新型靶向疗法。近年来，表观遗传靶向疗法在神经母细胞瘤领域受到关注，因为表观遗传调节因子和polycomb抑制蛋白在肿瘤进展中起着重要作用。
7, 8, 9 作为polycomb抑制复合体1（PRC1）的主要调控因子，Bmi1对神经母细胞瘤的存活和进展具有重大影响。
7 小分子抑制剂在表观遗传靶向疗法中展现出较高治疗效果。
10 然而，递送困难、药效反应不佳以及在治疗实体瘤时的活性不稳定限制了其疗效。
10 因此，siRNA介导的递送方式成为研究重点，具有巨大的治疗潜力。
11 不过，siRNA的稳定性和递送效率问题仍限制了其疗效。基于纳米技术的siRNA递送方法有望克服这些限制。
6, 11
为了寻找新的治疗手段，我们致力于开发一种新型疗法，通过GD2靶向纳米粒子抑制致癌基因Bmi1，从而改善神经母细胞瘤的治疗效果。本研究旨在提供一种多因素解决方案，以提高siRNA的稳定性和递送效率，使其能够精准作用于过度表达GD2的神经母细胞瘤细胞，进而实现肿瘤消退。已有研究表明，利用Bmi1抑制剂或siRNA可以抑制神经母细胞瘤的进展。
12 基于siRNA的单一疗法通过RNA干扰（RNAi）有效抑制Bmi1基因的表达。因此，我们开发了基于人血清白蛋白（HSA）的纳米杂化物，以增强Bmi1 siRNA的保护性、稳定性和递送效果。选择HSA的理由是近期有关HSA基纳米制剂在临床试验中的成功案例（
NCT00629499 、
NCT00736619 和
NCT02646319 ）。
13, 14 因此，我们合成了GD2抗体修饰的Bmi1 siRNA与HSA-壳聚糖纳米杂化物（GBHHNPs），以开发新的神经母细胞瘤治疗方法。
本研究中的纳米制剂显著提高了siRNA的递送效率、稳定性和靶向性，从而增强了治疗效果和抗转移效果。Bmi1在神经母细胞瘤进展中的过表达及其关键调控作用已被广泛报道。15 Bmi1在癌症转移和化疗后复发中的重要作用也有充分证据。16, 17 因此，有必要通过研究Bmi1在转移生物学中的作用来开发更有效的抑制疗法。在本研究中，我们发现Bmi1可抑制SOX2（一种神经干细胞标记物），进而抑制Slug和vimentin（重要的转移标志物）。免疫沉淀和染色质免疫沉淀实验表明，GBHHNPs能抑制Bmi1调控的SOX2与Slug、vimentin之间的相互作用，从而实现肿瘤消退。在裸鼠异种移植模型中，GBHHNPs显著抑制了Bmi1的表达，提高了生存率，证明了其优异的治疗效果。通过纳米递送系统靶向GD2可减少脱靶效应，精确作用于神经母细胞瘤细胞，降低副作用和用药剂量。这是首次合成的用于Bmi1 siRNA递送的HSA-壳聚糖纳米杂化物，显示出显著的表观遗传靶向治疗效果。因此，本研究揭示了Bmi1的转录抑制作用及其在转移调控中的表观遗传调节作用，为神经母细胞瘤的治疗提供了新的靶向方法。
材料
人血清白蛋白（HSA）20%溶液（AlbuRel?）购自Reliance Life Sciences。N-琥珀酰亚胺基4-马来酰氨基丁酸（GMBS，CAS号80307-12-6）购自Tokyo Chemical Industry（印度）。壳聚糖（低分子量<190,000 Da，脱乙酰度75–85%，CAS号9012-76-4）、三聚磷酸钠（STPP，CAS号7758-29-4）购自Sigma-Aldrich Chemicals Private Limited（美国）。冰醋酸100%、丙酮、氯仿、甘油、甘氨酸均购自相应供应商。
HSA纳米杂化物的合成与表征
神经母细胞瘤是一种侵袭性强的颅外癌症，现有疗法的生存率仅为50%。1 因此，需要更有效的靶向疗法来抑制该疾病。利用siRNA沉默致癌基因是一种新颖且有前景的治疗策略。然而，生理防御机制中的核酸酶会破坏siRNA的稳定性和疗效。3
结论
本研究首次优化了使用壳聚糖作为siRNA递送载体的HSA纳米杂化物的合成方法。实验结果表明，这种纳米杂化物能有效抵抗核酸酶对siRNA的降解，提高siRNA的转染效率及在体内的治疗效果，显著抑制了肿瘤生长（98%）。
数据声明
数据详见本研究手稿和支持信息文件。其他数据可应要求提供。
作者贡献声明
Mohammed Nadim Sardoiwala： 数据分析、数据整理。
Boddu Mrunalini： 数据整理。
Devangi Ghosh： 数据整理。
Mohd Ayoub： 数据整理。
Surajit Karmakar： 文章撰写、审稿与编辑、监督。
Subhasree Roy Choudhury： 文章撰写、审稿与编辑、监督、资金获取、概念构思。伦理批准
动物实验方案获得了印度科学教育与研究机构（IISER, Mohali）和国家农业食品生物技术研究所（NABI, Mohali）的伦理批准。
写作过程中未使用AI辅助
作者在整个研究过程中未使用人工智能辅助写作。
资金来源
本研究由印度医学研究委员会（ICMR）资助。资助编号为35/4/2020-Nano/BMS的拨款用于支持本研究工作。
致谢
作者感谢印度医学研究委员会（ICMR）提供的资金支持，同时感谢印度科学教育与研究机构（IISER, Mohali）、国家农业食品生物技术研究所（NABI, Mohali）和纳米科学与技术研究所（INST, Mohali）提供的实验设施。同时感谢国家农业食品生物技术研究所（NABI, Mohali）的Nitin Singhal博士的支持。
