靶向RRM2纳米载体通过铁死亡放大和免疫重塑增强肝细胞癌射频消融疗效

本研究创新性地开发了红细胞膜/cRGD修饰的pH敏感脂质体（sS@RBCM/cRGD-phLips）纳米递送系统，通过CRISPR/Cas9介导的核糖核苷酸还原酶M2（RRM2）基因敲除，显著增强射频消融（RFA）对肝细胞癌（HCC）的治疗效果。该纳米系统通过激活STAT1-IRF1-ACSL4轴促进脂质过氧化和铁死亡（ferroptosis），同时重塑肿瘤免疫微环境（TME），提高树突状细胞（DC）成熟和CD8+ T细胞浸润，为HCC联合治疗提供新策略。

　　

Abstract

研究揭示核糖核苷酸还原酶M2（RRM2）在肝细胞癌（HCC）射频消融（RFA）后组织中显著上调，与患者不良预后密切相关。通过单细胞RNA测序和临床样本分析，证实RRM2高表达促进HCC进展，其敲除可抑制肿瘤增殖并诱导铁死亡。

Graphical Abstract

研究团队设计了一种双靶向纳米载体系统——红细胞膜/cRGD修饰的pH敏感脂质体（sS@RBCM/cRGD-phLips），共负载超顺磁性氧化铁（SPIO）和靶向RRM2的sgRNA。该纳米系统具有pH响应性释放特性，在肿瘤微环境（TME）酸性条件下可精准释放药物，并通过表面CD47蛋白实现免疫逃逸。

Highlights

1. 铁死亡协同增效：RRM2敲除通过上调STAT1-IRF1-ACSL4通路，显著增强RFA诱导的脂质过氧化和铁死亡，Western blot显示GPX4表达下降3倍，丙二醛（MDA）水平提升2倍。

2. 免疫微环境重塑：纳米载体使MHC-II⁺ DC比例从14.4%提升至51.3%，CD8⁺ T细胞浸润增加56.3%，颗粒酶A（GZMA）⁺细胞达70.7%。

3. 联合治疗突破：与抗PD-L1联用后，小鼠生存期显著延长，肿瘤体积缩小80%，且肝肾毒性指标（ALT/AST/Cr）无显著变化。

INTRODUCTION

HCC是全球癌症相关死亡的主因之一，RFA作为常用疗法存在不完全消融和复发问题。RRM2作为DNA合成关键酶，在多种癌症中过表达，并通过调节谷胱甘肽（GSH）水平抑制铁死亡。研究团队整合CRISPR基因编辑与纳米技术，构建TME响应型纳米系统，为克服RFA局限性提供新思路。

RESULTS

RRM2高表达与预后关联

单细胞测序分析34例样本（13正常/21 HCC）发现，RRM2在恶性上皮细胞中特异性高表达（p<0.001）。临床样本显示RRM2高表达患者5年生存率降低40%，ROC曲线下面积（AUC）达0.78。

纳米载体特性验证

透射电镜显示纳米颗粒粒径136±28 nm，pH 5.0时释放效率达90%。体外实验证实cRGD修饰使肿瘤细胞摄取率提高3倍，CD47介导的巨噬细胞吞噬抑制率超60%。

铁死亡机制解析

双载纳米颗粒（SPIO+sgRRM2）使细胞内铁离子浓度提升2.5倍，线粒体嵴减少等超微结构变化典型。ChIP-seq证实STAT1直接结合IRF1启动子，激活ACSL4表达（p<0.001）。

DISCUSSION

该研究突破性地将基因编辑与物理消融结合：

1. 技术革新：首次实现RFA与CRISPR纳米载体的时空协同，通过SPIO增强MRI引导下的精准治疗。

2. 临床转化价值：纳米系统在转移性Hepa1-6模型中使肿瘤完全消退率达50%，且联合PD-L1抑制剂后无剂量限制性毒性。

3. 机制深度：揭示RRM2-STAT1蛋白互作（分子对接结合能-8.5 kcal/mol）是铁死亡调控的关键节点。

CONCLUSION

sS@RBCM/cRGD-phLips通过三重机制——基因编辑增效、铁死亡放大和免疫激活，为HCC治疗提供"一石三鸟"策略。未来需优化CRISPR脱靶效应，并探索与其他免疫检查点抑制剂的联用方案。