导语：结直肠癌(CRC)作为全球第三大常见恶性肿瘤，其化疗联合免疫治疗(chemo-immunotherapy)的临床响应存在显著个体差异，尤其在微卫星稳定(MSS)型患者中，治疗失败率居高不下。线粒体应激是驱动化疗耐药的核心机制——应激状态下的线粒体通过触发下游分子警报，保护肿瘤细胞核免受化疗药物损伤，而耐药肿瘤更会重塑肿瘤微环境(TME)，形成免疫抑制网络。肿瘤坏死因子受体相关蛋白1(TRAP1)作为线粒体伴侣蛋白，在CRC组织中特异性高表达，其与亲环蛋白D(CypD)形成复合物，阻止线粒体通透性转换孔(mPTP)开放，拮抗氧化应激诱导的细胞死亡，成为耐药与免疫逃逸的双重调控枢纽。
结直肠癌化疗免疫治疗困境待解，线粒体靶点成破局关键
尽管靶向TRAP1已成为改善化疗敏感性的潜在策略，但现有小分子抑制剂面临线粒体蓄积效率低、结合特异性不足及体内清除迅速等瓶颈。2025年3月，发表于Nature Nanotechnology的“An orally administered gene editing nanoparticle boosts chemo-immunotherapy in colorectal cancer”研究，聚焦这一未被满足的临床需求，提出基于CRISPR-Cas9的口服基因编辑递送系统。该系统以两性离子与多糖聚合物涂层为核心设计，旨在突破胃肠道消化环境降解与肠黏膜屏障的双重生物学屏障，为TRAP1基因敲除的体内精准实施提供了全新技术路径。此研究的创新点在于将基因编辑技术与纳米递送系统结合，针对CRC治疗中“耐药-免疫抑制”的恶性循环，探索从分子靶点到临床转化的新范式。
TRAP1基因编辑纳米系统的三重机制突破与多维度疗效验证
▌线粒体靶点调控机制：TRAP1敲除触发CypD介导的细胞坏死级联反应作者发现TRAP1基因敲除可解除其对CypD的抑制，促使CypD从线粒体基质转位至膜结构，导致线粒体通透性转换孔(mPTP)持续开放。这一过程伴随细胞色素C(Cyt-C)释放至胞质，使促凋亡蛋白BAX表达上调2.3倍、抗凋亡蛋白BCL-2下调40%，最终诱导化疗敏感性坏死而非凋亡。在CT26细胞模型中，TRAP1敲除联合5-FU处理使细胞坏死率提升至54.6%，较单纯5-FU组(9.27%)显著增强，且该效应可被环孢素A(CsA)完全逆转，证实依赖于CypD/mPTP通路。转录组分析显示，此过程激活p53信号通路，使活性氧(ROS)水平升高2.8倍，同步上调IL-17信号相关基因表达，为免疫激活奠定分子基础。
图1 | CRC中TRAP1表达增加与MPT相关
▌纳米递送系统的工程化设计：黏液穿透与肿瘤靶向的协同策略研究构建的HTPBD纳米系统以透明质酸-氧化三甲胺(HA-TMAO)修饰聚β-氨基酯(PBAE)为载体，其创新设计体现在三方面：① TMAO的两性离子结构赋予纳米粒优异的黏液穿透能力，在15mg/ml黏蛋白溶液中扩散系数达2.02μm²/s，是未修饰组的2.02倍;② OCTN2转运体介导的上皮细胞transcytosis效率显著，Caco-2细胞摄取率达28.1%，较PBD载体提升4.2倍;③ HA涂层通过CD44受体介导的主动靶向，使肿瘤组织药物蓄积量在24小时达1.97倍于对照组。该系统在模拟胃肠环境中展现卓越稳定性，经DNase I消化后质粒完整率达80.8%，胃/肠液处理后仍保持78.3%的基因转染效率，解决了口服递送的核心难题。
图2：HTPBD的构建与表征
▌多模型疗效验证：从细胞到基因工程小鼠的全链条证据在原位CRC模型中，HTPBD联合5-FU使肿瘤抑制率达93.3%，中位生存期延长至45天(对照组18天)，T7E1检测显示TRAP1基因编辑效率达34.1%。针对化疗耐药模型，CT26-Luc5-FU细胞经TRAP1敲除后，P-糖蛋白表达下调58%，5-FU敏感性恢复，联合αPD-1治疗使中位生存期提升至44天。在ApcMin/+自发CRC模型中，该方案使肠道肿瘤数量减少62.4%，18F-FDG PET显示肿瘤代谢活性降低71%，免疫荧光证实CD8+ T细胞浸润增加4.3倍，髓系抑制细胞(MDSCs)减少60.8%。类器官实验进一步表明，HTPBD+5-FU处理使Ki67阳性细胞比例下降49.3%，验证了对肿瘤干细胞的杀伤效应。
图6：HTPBDTRAP1+5-FU联合ICB在化疗耐药和自发CRC中的抗肿瘤疗效
▌学术与临床转化价值：重塑免疫微环境的双重突破该研究首次将CRISPR-Cas9系统与口服纳米递送结合，其学术创新在于：① 揭示TRAP1/CypD/mPTP轴作为克服CRC化疗耐药的新靶点，补充了线粒体应激调控免疫逃逸的理论框架;② 证明TMAO修饰可同时解决黏液穿透与核酸保护难题，为口服基因治疗提供通用载体策略。临床层面，该系统在基因工程小鼠模型中展现的“冷肿瘤”转“热肿瘤”效应(DC成熟率提升至46.8%)，为MSS型CRC患者提供了联合免疫检查点抑制剂的治疗范式，且重复给药未观察到肠道屏障损伤，安全性指标(肝肾功能、血常规)均无异常，为Ⅰ期临床试验奠定基础。这种“靶点发现-载体设计-多模型验证”的转化研究模式，为肿瘤精准治疗提供了可复制的方法论。
总结：基因编辑口服递送开启肠癌个体化治疗新篇章，临床转化曙光初现
这篇综述揭示了TRAP1基因编辑联合chemo-immunotherapy的强大潜力。HTPBD系统通过精准靶向敲除TRAP1，诱导MPT驱动的肿瘤细胞坏死，同时重塑免疫激活TME，为克服CRC化疗耐药与免疫抑制提供了全新路径。从机制到模型的“全线突破”，展现了基因编辑技术与纳米递送系统的协同魅力。尽管临床转化仍需跨越长期安全性、大规模生产等关卡，但其在耐药及自发肿瘤模型中的优异表现，已为CRC个体化治疗点亮了希望之灯。未来若能与更多免疫检查点抑制剂或靶向药物“强强联合”，有望改写CRC治疗的临床指南。
参考文献
Zhao K, Yan Y, Jin X K, et al. An orally administered gene editing nanoparticle boosts chemo-immunotherapy in colorectal cancer[J]. Nature Nanotechnology, 2025: 1-12.
ldquo;医学论坛网”发布医学领域研究成果和解读，供专业人员科研参考，不作为诊疗标准，使用需根据具体情况评估。
导语：结直肠癌(CRC)作为全球第三大常见恶性肿瘤，其化疗联合免疫治疗(chemo-immunotherapy)的临床响应存在显著个体差异，尤其在微卫星稳定(MSS)型患者中，治疗失败率居高不下。线粒体应激是驱动化疗耐药的核心机制——应激状态下的线粒体通过触发下游分子警报，保护肿瘤细胞核免受化疗药物损伤，而耐药肿瘤更会重塑肿瘤微环境(TME)，形成免疫抑制网络。肿瘤坏死因子受体相关蛋白1(TRAP1)作为线粒体伴侣蛋白，在CRC组织中特异性高表达，其与亲环蛋白D(CypD)形成复合物，阻止线粒体通透性转换孔(mPTP)开放，拮抗氧化应激诱导的细胞死亡，成为耐药与免疫逃逸的双重调控枢纽。
结直肠癌化疗免疫治疗困境待解，线粒体靶点成破局关键
尽管靶向TRAP1已成为改善化疗敏感性的潜在策略，但现有小分子抑制剂面临线粒体蓄积效率低、结合特异性不足及体内清除迅速等瓶颈。2025年3月，发表于Nature Nanotechnology的“An orally administered gene editing nanoparticle boosts chemo-immunotherapy in colorectal cancer”研究，聚焦这一未被满足的临床需求，提出基于CRISPR-Cas9的口服基因编辑递送系统。该系统以两性离子与多糖聚合物涂层为核心设计，旨在突破胃肠道消化环境降解与肠黏膜屏障的双重生物学屏障，为TRAP1基因敲除的体内精准实施提供了全新技术路径。此研究的创新点在于将基因编辑技术与纳米递送系统结合，针对CRC治疗中“耐药-免疫抑制”的恶性循环，探索从分子靶点到临床转化的新范式。
TRAP1基因编辑纳米系统的三重机制突破与多维度疗效验证
▌线粒体靶点调控机制：TRAP1敲除触发CypD介导的细胞坏死级联反应作者发现TRAP1基因敲除可解除其对CypD的抑制，促使CypD从线粒体基质转位至膜结构，导致线粒体通透性转换孔(mPTP)持续开放。这一过程伴随细胞色素C(Cyt-C)释放至胞质，使促凋亡蛋白BAX表达上调2.3倍、抗凋亡蛋白BCL-2下调40%，最终诱导化疗敏感性坏死而非凋亡。在CT26细胞模型中，TRAP1敲除联合5-FU处理使细胞坏死率提升至54.6%，较单纯5-FU组(9.27%)显著增强，且该效应可被环孢素A(CsA)完全逆转，证实依赖于CypD/mPTP通路。转录组分析显示，此过程激活p53信号通路，使活性氧(ROS)水平升高2.8倍，同步上调IL-17信号相关基因表达，为免疫激活奠定分子基础。
图1 | CRC中TRAP1表达增加与MPT相关
▌纳米递送系统的工程化设计：黏液穿透与肿瘤靶向的协同策略研究构建的HTPBD纳米系统以透明质酸-氧化三甲胺(HA-TMAO)修饰聚β-氨基酯(PBAE)为载体，其创新设计体现在三方面：① TMAO的两性离子结构赋予纳米粒优异的黏液穿透能力，在15mg/ml黏蛋白溶液中扩散系数达2.02μm²/s，是未修饰组的2.02倍;② OCTN2转运体介导的上皮细胞transcytosis效率显著，Caco-2细胞摄取率达28.1%，较PBD载体提升4.2倍;③ HA涂层通过CD44受体介导的主动靶向，使肿瘤组织药物蓄积量在24小时达1.97倍于对照组。该系统在模拟胃肠环境中展现卓越稳定性，经DNase I消化后质粒完整率达80.8%，胃/肠液处理后仍保持78.3%的基因转染效率，解决了口服递送的核心难题。
图2：HTPBD的构建与表征
▌多模型疗效验证：从细胞到基因工程小鼠的全链条证据在原位CRC模型中，HTPBD联合5-FU使肿瘤抑制率达93.3%，中位生存期延长至45天(对照组18天)，T7E1检测显示TRAP1基因编辑效率达34.1%。针对化疗耐药模型，CT26-Luc5-FU细胞经TRAP1敲除后，P-糖蛋白表达下调58%，5-FU敏感性恢复，联合αPD-1治疗使中位生存期提升至44天。在ApcMin/+自发CRC模型中，该方案使肠道肿瘤数量减少62.4%，18F-FDG PET显示肿瘤代谢活性降低71%，免疫荧光证实CD8+ T细胞浸润增加4.3倍，髓系抑制细胞(MDSCs)减少60.8%。类器官实验进一步表明，HTPBD+5-FU处理使Ki67阳性细胞比例下降49.3%，验证了对肿瘤干细胞的杀伤效应。
图6：HTPBDTRAP1+5-FU联合ICB在化疗耐药和自发CRC中的抗肿瘤疗效
▌学术与临床转化价值：重塑免疫微环境的双重突破该研究首次将CRISPR-Cas9系统与口服纳米递送结合，其学术创新在于：① 揭示TRAP1/CypD/mPTP轴作为克服CRC化疗耐药的新靶点，补充了线粒体应激调控免疫逃逸的理论框架;② 证明TMAO修饰可同时解决黏液穿透与核酸保护难题，为口服基因治疗提供通用载体策略。临床层面，该系统在基因工程小鼠模型中展现的“冷肿瘤”转“热肿瘤”效应(DC成熟率提升至46.8%)，为MSS型CRC患者提供了联合免疫检查点抑制剂的治疗范式，且重复给药未观察到肠道屏障损伤，安全性指标(肝肾功能、血常规)均无异常，为Ⅰ期临床试验奠定基础。这种“靶点发现-载体设计-多模型验证”的转化研究模式，为肿瘤精准治疗提供了可复制的方法论。
总结：基因编辑口服递送开启肠癌个体化治疗新篇章，临床转化曙光初现
这篇综述揭示了TRAP1基因编辑联合chemo-immunotherapy的强大潜力。HTPBD系统通过精准靶向敲除TRAP1，诱导MPT驱动的肿瘤细胞坏死，同时重塑免疫激活TME，为克服CRC化疗耐药与免疫抑制提供了全新路径。从机制到模型的“全线突破”，展现了基因编辑技术与纳米递送系统的协同魅力。尽管临床转化仍需跨越长期安全性、大规模生产等关卡，但其在耐药及自发肿瘤模型中的优异表现，已为CRC个体化治疗点亮了希望之灯。未来若能与更多免疫检查点抑制剂或靶向药物“强强联合”，有望改写CRC治疗的临床指南。
参考文献
Zhao K, Yan Y, Jin X K, et al. An orally administered gene editing nanoparticle boosts chemo-immunotherapy in colorectal cancer[J]. Nature Nanotechnology, 2025: 1-12.
ldquo;医学论坛网”发布医学领域研究成果和解读，供专业人员科研参考，不作为诊疗标准，使用需根据具体情况评估。
