華中科技大學(xué)羅亮、河南大學(xué)師冰洋/鄒艷《Nat. Commun.》：近紅外可激活的仿生納米凝膠深度滲透腫瘤抑制原位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤

2022-11-14 來源：高分子科技

華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院羅亮教授和河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院師冰洋教授、鄒艷教授的合作團(tuán)隊(duì)，在基于近紅外可激活仿生納米凝膠載體的原位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤抑制研究中取得最新進(jìn)展。相關(guān)研究成果近日以題為“Near infrared-activatable biomimetic nanogels enabling deep tumor drug penetration inhibit orthotopic glioblastoma”的研究論文，在線發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications）。

多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的原發(fā)腫瘤，約占顱內(nèi)惡性腫瘤總發(fā)病率的40%。雖然現(xiàn)有手術(shù)切除，放射治療，化療等多重方法用于GBM的治療。但因藥物血液循環(huán)不足、血腦屏障(BBB)穿透受限和深層腫瘤藥物攝取低等問題，致使患者治療效果遠(yuǎn)低于預(yù)期，中位生存期僅為12個(gè)月。針對(duì)上述問題，研究團(tuán)隊(duì)通過交聯(lián)普魯蘭糖和可氧化降解的聚二炔衍生物PDDA制備了近紅外可激活的納米凝膠體系，將FDA批準(zhǔn)的近紅外(NIR)光敏劑吲哚青綠(ICG)和治療GBM的一線化療藥物替莫唑胺(TMZ)載入納米凝膠中，用載脂蛋白E (ApoE)修飾的紅細(xì)胞膜仿生包覆，開發(fā)了一種近紅外可激活的仿生納米凝膠給藥系統(tǒng)ARNGs@TMZ/ICG，如圖1所示。

圖1. 用于原位GBM治療的近紅外可激活仿生納米凝膠示意圖。

與其他光響應(yīng)型藥物遞送系統(tǒng)相比，基于PDDA的納米凝膠能夠在近紅外光照的條件下高效快速激活，而在生物內(nèi)源性條件下具有一定的穩(wěn)定性，這對(duì)于提高其在循環(huán)系統(tǒng)中的穩(wěn)定性，避免在非腫瘤微環(huán)境中可能發(fā)生的藥物泄漏具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)，近紅外光照射ICG產(chǎn)生活性氧（ROS），觸發(fā)PDDA骨架降解，整個(gè)納米載體的力學(xué)性質(zhì)變得更加柔軟，觸發(fā)局部藥物高效釋放的同時(shí)有利于藥物對(duì)深部腫瘤組織的滲透。因此，這種激活過程特別有利于在GBM深層病變中維持較高濃度的TMZ和ICG，如圖2所示。

圖2. 基于PDDA的近紅外高效激活納米載體。

在通過靜脈給藥后，ARNGs@TMZ/ICG納米載藥系統(tǒng)利用表面的靶向分子在腦膠質(zhì)瘤組織高效富集。隨后通過近紅外輻射ICG產(chǎn)生的活性氧ROS在腫瘤部位精確地激活了ARNGs@TMZ/ICG。ApoE功能化紅細(xì)胞膜的修飾進(jìn)一步延長(zhǎng)了循環(huán)時(shí)間，改善了腫瘤聚集，并促進(jìn)了納米凝膠的血腦屏障滲透。當(dāng)納米凝膠達(dá)到有效的腫瘤聚集后，可以通過ICG熒光示蹤，在合適的時(shí)機(jī)通過近紅外光照激活納米載體，如圖3所示。

圖3. ARNGs@TMZ/ICG納米載藥系統(tǒng)的腫瘤富集與主動(dòng)激活。

基于以上的設(shè)計(jì)策略，這種仿生納米凝膠在原位U87 MG和GBM干細(xì)胞(CSC2)腫瘤模型中都表現(xiàn)出高效的抗GBM功效，且具有良好的生物相容性和較低的毒副作用，中位存活時(shí)間提高近三倍。因此，與類似的靶向配體修飾的響應(yīng)性納米系統(tǒng)相比，ARNGs@TMZ/ICG更有效地抑制了原位GBM，如圖4所示。

圖4.基于ARNGs@TMZ/ICG高效抑制原位GBM。

總體來說，這項(xiàng)研究表明基于PDDA的近紅外可激活納米凝膠不僅具有作為治療惡性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的潛在治療平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，而且為設(shè)計(jì)精確可控的納米載體實(shí)現(xiàn)原位腫瘤的高效治療鋪平了道路。

河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士生張東亞和華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院田斯丹博士為論文共同第一作者，華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院羅亮教授、河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院師冰洋教授和鄒艷教授為論文共同通訊作者。華中科技大學(xué)生命學(xué)院楊祥良教授，河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院鄭蒙教授和韓國國家癌癥中心研究所特定器官癌癥分部的Jong Bae Park教授為本論文的研究工作提供了重要的指導(dǎo)和幫助。該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和河南省高�？萍紕�(chuàng)新人才計(jì)劃的資助。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34462-8

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（責(zé)任編輯：xu）

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