科学家们开发出一种名为mLumiOpto的新型基因治疗技术，利用光激活的电流破坏癌细胞的“能源中心”——线粒体，从而导致癌细胞广泛死亡。这一研究成果近日发表在《Cancer Research》期刊，文章标题为《mLumiOpto Is a Mitochondrial-Targeted Gene Therapy for Treating Cancer》。研究团队通过结合纳米粒子和基因治疗技术，有效缩小了实验鼠体内的胶质母细胞瘤和三阴性乳腺癌肿瘤，为攻克这些难治性癌症提供了新思路。
利用光激活破坏线粒体结构
这项技术的核心是通过光激活在癌细胞内产生电流，破坏线粒体的内膜结构。线粒体作为细胞的“动力工厂”，其功能受损将导致细胞失去能量供应，并触发程序性细胞死亡。研究团队的联合负责人、俄亥俄州立大学生物医学工程和外科教授周路芳博士表示：“我们通过破坏线粒体的膜，使其无法正常运作，既不能生产能量，也无法作为信号中枢。这一过程不仅导致细胞死亡，还引发DNA损伤。”
靶向送达基因治疗，提高癌症特异性
研究团队还克服了线粒体内膜难以穿透的挑战。通过将光敏蛋白CoChR与一种能发出生物荧光的酶结合，利用一种改造后的病毒载体将这些基因信息精确送达癌细胞内。随后，通过注射特定化学物质激活酶的发光功能，从而启动CoChR蛋白，产生正电流并破坏线粒体结构。
为了避免对正常细胞的影响，研究团队在基因递送系统中加入了一种只在癌细胞内高表达的启动子蛋白。此外，他们使用人类细胞制造了携带治疗基因的腺相关病毒（AAV），并将其包裹在类似人体血液和体液中循环的天然纳米颗粒中，以提高其稳定性和安全性。
高效缩小肿瘤，延长实验动物存活期
实验表明，这一基因治疗策略对胶质母细胞瘤和三阴性乳腺癌两种恶性肿瘤具有显著疗效。在小鼠模型中，该疗法成功减少了肿瘤体积，并延长了患胶质母细胞瘤小鼠的生存期。此外，成像研究显示，治疗效果局限于癌组织，对正常组织无影响。
研究还发现，该技术通过附着单克隆抗体进一步增强了对癌细胞的靶向性。这些抗体能够精准识别癌细胞表面的特定受体，确保治疗基因只作用于癌细胞。同时，单克隆抗体还诱导了肿瘤微环境中的免疫反应，为癌症治疗提供了额外的支持。
展望未来
目前，研究团队正在探索mLumiOpto技术在胶质母细胞瘤、三阴性乳腺癌以及其他癌症中的潜在疗效。俄亥俄州立大学已经为相关技术提交了临时专利申请。未来，该团队计划进一步优化这一疗法，并推进其向临床应用转化。
这项研究不仅为癌症治疗开辟了新途径，还标志着基因治疗和光遗传学技术在肿瘤领域的又一次突破。
参考资料：https://www.genengnews.com/topics/omics/light-induced-gene-therapy-disables-cancer-cells-mitochondria-in-mice/
编辑：王洪
排版：李丽
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