文献：A smart multiantenna gene theranostic system based on the programmed assembly of hypoxia-related siRNAs

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-24191-9

作者：Xue Gong, Haizhou Wang, Ruomeng Li, Kaiyue Tan, Jie Wei, Jing Wang, Chen Hong, Jinhua Shang,Xiaoqing Liu, Jing Liu, Fuan Wang

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原文摘要：The systemic therapeutic utilisation of RNA interference (RNAi) is limited by the non-specific off-target effects, which can have severe adverse impacts in clinical applications. The accurate use of RNAi requires tumour-specific on-demand conditional activation to eliminate the off-target effects of RNAi, for which conventional RNAi systems cannot be used. Herein, a tumourous biomarker-activated RNAi platform is achieved through the careful design of RNAi prodrugs in extracellular vesicles (EVs) with cancer-specific recognition/activation features. These RNAi prodrugs are assembled by splitting and reconstituting the principal siRNAs into a hybridisation chain reaction (HCR) amplification machine. EVs facilitate the specific and efficient internalisation of RNAi prodrugs into target tumour cells, where endogenous microRNAs (miRNAs) promote immediate and autonomous HCR-amplified RNAi activation to simultaneously silence multiantenna hypoxia-related genes. With multiple guaranteed cancer recognition and synergistic therapy features, the miRNA-initiated HCR-promoted RNAi cascade holds great promise for personalised theranostics that enable reliable diagnosis and programmable on-demand therapy.

ICG吲哚菁绿是一种近红外荧光染料，在近红外光区域有较强的吸收和荧光发射，能够穿透一定深度的组织，减少组织自体荧光的干扰。可以检测到非常低浓度的物质，对于一些微小病变的检测具有优势。RNA干扰（RNAi）的系统Treatment 应用受到非特异性脱靶效应的限制，这可能在临床应用中产生严重的不良影响。RNAi的准确使用需要tumor特异性的按需条件激活，以消除RNAi的脱靶效应，而传统的RNAi系统不能使用。在此，通过设计具有cancer特异性识别/激活特征的细ev中的RNAi前药，tumor生物标志物激活的RNAi平台。这些RNAi前药是通过分裂和重组主要sirna组装成杂交链反应（HCR）扩增机。ev促进了RNAi前药物进入靶tumor细胞的特异性和高效内化，内源性microRNAs（miRNAs）促进即时和自主的HCR扩增RNAi激活，从而同时沉默多天线缺氧相关基因。

图为：刺激响应性RNAiTreatment 系统。

ICG在体外细胞有害性试验的应用：

通过评估缺氧条件下的细胞有害性，mir-21激活的HCR参与的多重RNAi操作的机制。为了研究分裂siRNA策略的普遍性，制备两对RNA/DNA杂交体作为缺氧诱导因子-1α（HIF-1α），并集成到同一个HCR放大器中。HIF-1α是由tumor内缺氧引起的，它在tumor的进展和转移中起着关键作用。

扭曲相关蛋白是HIF-1α的下游靶点，并在缺氧或HIF-1α过表达诱导的转移表型中发挥重要作用。同时抑制关键的缺氧相关信号通路可能导致增强的抗cancerTherapeutic effect 和抑制tumor进展。在这里，RNAi前药包装的ev在MDA-MB-231、MRC- 5、HeLa和MCF-7细胞中的Treatment 性能。在这些不同的细胞中，MDA-MB- 231细胞对功能性ev最敏感，这归因于ev的同源性靶向能力和随后通过HCR放大器激活双sirna。然后，用光敏剂多糖氰绿（ICG）修饰HCR发夹，以实现辅助光热Treatment （PTT）。ev封装的ICGRNAi前药的光热性能略优于仅使用ICG-RNAi前药，这是由于EVs45中ICG的凝结程度较高，散热性能较低。

图为：缺氧条件下RNAi前药包装ev的细胞有害性评价。

结论：

RNAi的条件激活是通过将活性siRNA复杂地重组为对RNAi-无活性的RNA/DNA杂交体来实现的。通过编程的HCR放大器，暂时不活跃的RNAi系统可以被内源性miRNA特异性激活，从而极大地恢复内在的RNAi活性。通过与DNA杂交，这些rna可以被HCR发夹有效保护，而HCR发夹可以进一步封装到具有更强大的tumor靶向特征的特洛伊木马ev中。静脉注射后，这些ev通过同型靶向表现出增强的tumor特异性积累和渗透，内源性mir-21诱导的HCR导致有效的tumor识别。光敏剂ICG有效地促进了NIR照射的辅助光疗热。与体内直接的siRNA系统相比，多种保证的tumor特异性刺激RNAi表现出增强的稳定性和更长的基因测序时间。基于RNAi的拆卸/重组策略，仿生伪装ev持续HCR扩增的多天线RNAi级联激活有望为更多功能、更智能的具有临床价值的Treatment 系统铺平道路。