近日，生物治疗研究中心巩长旸研究员团队联合新加坡国立大学刘小钢团队在Nature Biomedical Engineering发表题为“A HO-1 gene knockout using a NanoCRISPR scaffold suppresses metastasis in mouse models”的研究论文。

该研究针对光动力疗法（PDT）诱导的免疫原性细胞死亡（ICD）在肿瘤治疗中的一个关键局限性——肿瘤细胞对活性氧（ROS）的遗传耐受性进行了探究，发现肿瘤的固有或获得性遗传耐受限制了PDT的疗效，导致ICD诱导不足和肿瘤复发。为了应对这一挑战，研究团队开发了基于HO-1基因编辑的NanoCRISPR（AVAX）系统，通过永久敲除肿瘤中的HO-1基因，将异质性肿瘤转化为ROS敏感表型，显著提升肿瘤对ROS的易感性，触发有效的自体肿瘤疫苗生成和抗肿瘤免疫响应。

PDT通过产生ROS诱导肿瘤ICD，释放内源性肿瘤相关抗原（TAAs）、新生抗原和损伤相关分子模式（DAMPs），从而作为一种非侵入性原位方式触发自体疫苗的生成。然而，PDT的免疫响应效果受到肿瘤细胞固有遗传耐受和获得性耐受的限制。在这些机制中，肿瘤对ROS的耐受是主要因素，它会削弱ICD的诱导，导致残余肿瘤细胞难以再次响应PDT，甚至成为肿瘤复发和远处转移的种子细胞。本研究发现，血红素加氧酶-1（HO-1）作为一种具有抗氧化特性的关键酶，在保护肿瘤细胞免受氧化应激方面发挥重要作用，导致肿瘤对ROS的遗传耐受。基于以上背景和科学问题，研究设计了以CRISPR/Cas9为核心的基因编辑平台，实现了对HO-1的高效、可遗传敲除，从根本上消除了肿瘤的氧化耐受，并遗传给后代细胞，进一步增强PDT诱导的ICD效果。

图1　AVAX疫苗平台的设计与作用机制示意图

NanoCRISPR体系不仅能在肿瘤内精准递送CRISPR系统，还集成了免疫佐剂CpG和光敏剂Ce6，形成“基因编辑-免疫激活-放大效应”的一体化肿瘤疫苗平台。在NIR光照下，系统诱导强效ROS生成和ICD，促进树突状细胞成熟、T细胞活化及抗原呈递，建立了持久的抗肿瘤免疫记忆。联合PD-L1抗体治疗时，AVAX不仅实现了原发肿瘤的完全消退，还在小鼠模型中产生显著的远处肿瘤抑制和抗复发、抗转移效应。该研究证明了通过CRISPR基因编辑实现肿瘤“遗传易感化”和自疫苗构建的可行性，为肿瘤个体化免疫治疗提供了全新思路。

我院生物治疗研究中心王宁副研究员，耳鼻咽喉-头颈外科刘超副研究员，复旦大学罗资超研究员为论文共同第一作者，我院生物治疗研究中心巩长旸研究员与新加坡国立大学刘小钢研究员为共同通讯作者。我院为第一作者和通讯作者单位。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41551-025-01518-1