Карцинома толстого кишечника является второй среди наиболее частых причин гибели от рака.^1,2 Исключая обычные методы лечения, включая хирургию, радиотерапию и химиотерапию, генотерапия предоставляет альтернативный метод для лечения рака толстой кишки.^3,4 Обеспечиваемая с помощью разных систем доставки генов, генотерапия рака успешно используется путем репарации, интерференции или замещения гена мишени или генного продукта.5,6 Некоторые продукты успешно достигли клинической стадии с высокой эффективностью и безопасностью.^4,5,7,8

Interleukin-22 binding protein (IL-22BP) является растворимым секретируемым рецептором цитокина IL-22, который связывает IL-22 и предупреждает его связывание с функциональным поверхностным клеточным рецептором комплекса IL-22R1.^9-14 Продуцируемый с помощью Т клеток и прирожденных лимфоидных клеток, IL-22 является критическим для поддержания прирожденной иммунной защиты и регенерации ткани за счет плейотропных эффектов, включая способствующую выживанию передачу сигналов, миграцию клеток. дисплазию и ангиогенез.^9,10,12,15 Однако, многочисленные исследования продемонстрировали также, что неконтролируемый IL-22 может быть потенциальным индуктором патологического воспаления.¹⁰ Ы самом деле, IL-22 может способствовать тканевому воспалению и само-деструкции^16-18 и участвует в патофизиологии тяжелых иммунно-обусловленных болезней, таких как псориаз, кишечная патология и ревматический артрит.^10,17 Т.о., IL-22BP осуществляет этот контроль, специфически нейтрализуя активность IL-22, подтверждая, что IL-22BP действует как естественный регулятор и предупреждает преувеличенные эффекты IL-22 (ref. 9). Этот биологический подавляющий эффект IL-22BP проверялся как in vitro, так и in vivo,²¹ и идеальные терапевтические эффекты

11 и хронические болезни печени.²²

С др. стороны, IL-22 участвует также в инициальном становлении опухолей. Путем соединения со своим трансмембранным рецептором IL-22R1, сигналы IL-22 активируют несколько путей, включая signal transducers and activators of transcription (STATs) 1/3/5, nuclear factor kappa B (NF-?B), mitogen-activated protein kinase (MAPK) и phosphatidylinositide 3-kinase, Akt mammalian target of rapamycin (PI3K-Akt-mTOR).^15,16,23,24 В частности, активация STAT3 индуцирует экспрессию смеси генов, принципиально стоящих ниже, как способствующих, так и препятствующих воспалению, митогенным эффектам, способствующих выживанию, анти-апоптическим или анти-фибротическим эффектам в зависимости от специфического контекста.^15,25 Эти свойства возможно могут быть использованы агрессивными раковыми опухолями для усиления опухолевого роста и метастазирования. ¹⁵ Принимая во внимание критическую роль этих путей, таких как STAT3 и NF-κB в развитии многих опухолей,^25-28 ось IL-22/IL-22R1 привлекает огромное внимание. К тому же, IL-22BP как полагают играет ключевую роль в регулятивных процессах. Тем не менее, известно, что продукция IL-22BP наиболее выдающаяся при устойчивом состоянии за исключением состояния воспаления, лишена достаточной интенсивности по подавлению опухолей.¹⁰ Поэтому пополнение экзогенного IL-22BP и нейтрализация IL-22 в микроокружении опухолей становится новой и практической стратегией генотерапии рака.

Подходящая система доставки также является критической для генотерапии. Идеальные векторы могут вносить вклад в эффективность и безопасность терапии.²⁹ Ранее мы разработали новую не вирусную систему доставки гена с помощью одноступенчатой модификации monomethoxy poly(ethylene glycol)-poly(ε-caprolactone) (mPEG-PCL, MP) мицеллы с помощью amphiphilic катионового ллипида DOTAP, продуцируя гибридную катионовую мицеллу (DMP).³⁰ Преобразованная DMP мицелла демонстрирует высокую и надежную способность доставки генови она была успешно применена в противоопухолевых исследованиях.^30,31 Однако, наши предыдущие исследования были сконцентрированы на разработке доставки гена, индуцирующего апоптоз в раковые клетки чобы запускать "suicide" сигналы, тогда как, экспрессия внеклеточных белков с помощью DMP доставки не была оценена. Поэтому использование системы DMP мицелл было сильно ограничено. В данной работе мы разрабатывали базирующуюся на IL-22BP терапевтическую стратегию путем доставки гена IL-22BP с помощью DMP мицелл. Мы попытались оценить противоопухолевый эффект гена IL-22BP на рак толстой кишки путем подавления сигнала IL-22. Мы полагали, что преднамеренная экспрессия и секреция гена IL-22BP в окружение опухоли сможет эффективно блокировать передачу сигналов IL-22/IL-22R1, приводя к подавлению опухолевого роста. Э

Итак, IL-22 связывающий белок (IL-22BP) соединяется с IL-22 и предупреждает его связывание с функциональным трансмембранным рецепторным IL-22R1 комплексом, ингибируя вызываемый IL-22 сигнал раковой пролиферации. Новая стратегия IL-22BP ге6нотерапии рака была применена с вновь разработанным способом доставки гена IL-22BP с помощью невирусного вектора доставки гена DMP. DMP катионовые мицеллы были преобразованы с помощью monomethoxy poly(ethylene glycol)-poly(ε-caprolactone) c DOTAP липидом с помощью само-сборки. Противораковая эффективность комплекса DMP/IL-22BP была, изучена на модели рака толстой кишки с помощью внутрибрюшинного введения. Полученные результаты продемонстрировали, что секретируемый экспрессирующийся цитокин IL-22BP эффективно подавляет раковый рост in vitro и in vivo. Множественные противораковые механизмы, включая блокирование IL-22, апоптоз, инфильтрацию лимфоцитов и подавление ангиогенеза, были задействованы, поскольку не был отмечено патологических изменений в здоровых тканях. Эти результаты подтверждают, что комплекс DMP/IL-22BP является потенциальным кандидатом для терапии рака.