傳統(tǒng)抗癌策略（例如化學(xué)療法和放射療法）伴隨著功效和不良副作用的長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，迫切要求探索和開(kāi)發(fā)新的高性能方法。近來(lái)，光熱療法（PTT）由于其最小的侵襲性，時(shí)空精確度，可復(fù)制的活性，對(duì)耐藥性的忽略不計(jì)以及僅限于目標(biāo)區(qū)域的光毒性的特殊優(yōu)勢(shì)而受到越來(lái)越多的關(guān)注?？紤]到較低的生物毒性和較高的組織穿透深度，近紅外光（NIR）始終用于PTT治療?？梢酝ㄟ^(guò)光敏劑（如吲哚菁綠，金納米棒和硫化銅）通過(guò)振動(dòng)松弛，表面等離振子共振或晶格結(jié)構(gòu)將光能轉(zhuǎn)換為熱，并且可以在腫瘤部位有效地產(chǎn)生高熱殺死腫瘤細(xì)胞。
為了改善光敏劑在腫瘤部位的蓄積，已開(kāi)發(fā)出許多類型的納米級(jí)載體，以利用腫瘤血管異常開(kāi)口和缺陷引起的隨機(jī)泄漏的增強(qiáng)的滲透性和保留作用。靶向配體的進(jìn)一步功能化使得這些納米載體能夠進(jìn)一步賦予對(duì)腫瘤細(xì)胞的活性親和力，從而提供了優(yōu)化抗癌潛能的潛力。
盡管有前途，基于納米載體的PTT仍然面臨一系列關(guān)鍵問(wèn)題。例如，當(dāng)前的主動(dòng)靶向方法高度依賴于成功鑒定在腫瘤細(xì)胞上特異性表達(dá)的受體。不幸的是，癌癥異質(zhì)性，特別是在腫瘤發(fā)展過(guò)程中和/或在不同腫瘤和患者之間這些受體的不穩(wěn)定和非均質(zhì)表達(dá)，大大損害了靶向效率。此外，納米載體在腫瘤內(nèi)的滲透受到緊密的細(xì)胞外基質(zhì)及其相關(guān)的異常高的組織間隙壓力的限制。因此，在大多數(shù)情況下，完全消融大腫瘤非常困難。因此，為了改進(jìn)這些方法，至關(guān)重要的是開(kāi)發(fā)新的基于PTT的藥物，這些藥物應(yīng)可靠地富集并滲透到腫瘤部位，并通過(guò)累加甚至協(xié)同作用顯示出更高的治療功效。
最近，血小板（PLT）已通過(guò)多種機(jī)制用作有效的抗癌載體，例如血管內(nèi)皮粘附，手術(shù)損傷引起的聚集以及活化后分泌的納米級(jí)囊泡。PLT用于通過(guò)血管粘附實(shí)現(xiàn)抗體向腫瘤的靶向遞送，從而抑制了腫瘤的生長(zhǎng)。在PTT方面，最近的研究表明，體溫過(guò)高可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞釋放抗原。這種反應(yīng)不僅揭示了PTT潛在機(jī)制與免疫激活之間的內(nèi)在聯(lián)系，而且還鼓勵(lì)將PTT與免疫療法相結(jié)合以改善抗癌治療。
受這些基于PLT的藥物遞送以及PTT與免疫療法協(xié)同機(jī)制的研究的啟發(fā)，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所生化工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室馬光輝課題組報(bào)告了仿生PLT庫(kù)用于聯(lián)合癌癥治療的發(fā)展。在此結(jié)構(gòu)中，將嵌段共聚物萘二酰亞胺-聯(lián)噻吩衍生物（NDI-BT）設(shè)計(jì)為光熱材料，然后合成光熱納米顆粒（N）并將其與免疫刺激劑R837鹽酸鹽（R）一起整合到PLT中，構(gòu)造工程化的PLT（N + R @ PLT）。靜脈注射后，N + R @ PLTs在血液中起循環(huán)前哨的作用，并對(duì)血管損傷具有敏感的反應(yīng)。由于腫瘤組織附近的血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的連接總是被缺陷所削弱，因此一部分N + R @ PLT可以充當(dāng)矛頭來(lái)引發(fā)這些血管內(nèi)皮細(xì)胞的粘附，從而最初將N + R貨物轉(zhuǎn)運(yùn)至血管內(nèi)皮細(xì)胞。
用NIR照射后，局部熱療會(huì)導(dǎo)致急性血管損傷，隨后引起聚集級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而在腫瘤血管處形成阻塞。在這方面，有可能以更多依賴反饋的方式招募更多增強(qiáng)型PLT，從而使N + R貨物的進(jìn)一步積累能夠就地形成。隨后，在這些激活的PLT上進(jìn)一步從質(zhì)膜上產(chǎn)生納米級(jí)前血小板（nPLT），這些前血小板將貨物轉(zhuǎn)移到深部腫瘤組織中，擴(kuò)大了侵襲面積。PTT誘發(fā)腫瘤消融后，釋放的腫瘤相關(guān)抗原的免疫原性會(huì)誘導(dǎo)人體對(duì)殘留，轉(zhuǎn)移性和復(fù)發(fā)性腫瘤的免疫應(yīng)答。在免疫刺激劑R的幫助下，這種作用得到了顯著改善。
該研究系統(tǒng)地驗(yàn)證了PLTs的上述優(yōu)點(diǎn)以及N和R在體內(nèi)的協(xié)同作用，并在9種不同的小鼠模型中證明了有效的治療作用。最值得注意的是，該研究還證明了在基于人源化小鼠和患者源性腫瘤異種移植物（PDX）的復(fù)雜模型中，使用人PLT（hPLTs）的N + R @ hPLT arsenal的功效?？傊?，這些結(jié)果顯示了在高性能和抗癌聯(lián)合療法中使用仿生PLT平臺(tái)的巨大前景。
基本信息
題目：Near-infrared light–triggered platelet arsenal for combined photothermal-immunotherapy against cancer
期刊：science advances
影響因子：13.1159
PMID：33771861
通訊作者：馬光輝
作者單位：中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所生化工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
索萊寶合作產(chǎn)品：
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產(chǎn)品名稱 |
產(chǎn)品貨號(hào) |
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Mouse TNF-α ELISA KIT |
SEKM-0034 |
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Mouse IL-6 ELISA KIT |
SEKM-0007 |
摘 要
為了解決腫瘤治療中長(zhǎng)期存在的腫瘤滲透和靶向性問(wèn)題，作者開(kāi)發(fā)了一種基于抗癌血小板的仿生制劑（N+R@PLTs）將光熱納米顆粒（N）和免疫刺激劑（R）整合到血小板（PLTs）中。利用血小板的聚集特性和較高的光熱容量，N+R@PLTs 通過(guò)靶向有缺陷的腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞，在局部熱療引起的急性血管損傷部位以正反饋聚集級(jí)聯(lián)的形式聚集，起到武器庫(kù)的作用，隨后分泌納米級(jí)血小板（nPLTs）將活性成分運(yùn)送到腫瘤組織深處。免疫刺激劑增強(qiáng)了消融腫瘤釋放的抗原的免疫原性，從而誘導(dǎo)了對(duì)攻擊殘留，轉(zhuǎn)移性和復(fù)發(fā)性腫瘤的更強(qiáng)的免疫反應(yīng)。通過(guò)低功率近紅外光照射激活后，光熱和免疫成分協(xié)同作用，在九種模擬一系列臨床要求的小鼠模型中發(fā)揮了極高的治療功效，最值得注意的是，該研究還證明了在基于人源化小鼠和患者源性腫瘤異種移植物（PDX）的復(fù)雜模型中，使用人PLT（hPLTs）的N + R @ hPLT arsenal的功效最為顯著。
研究?jī)?nèi)容及結(jié)果
1.光熱聚合物納米粒子的合成
為了構(gòu)建目標(biāo)仿生N+R@PLT平臺(tái)，作者制備了具有高光熱轉(zhuǎn)換效率的納米粒子（圖1A）。通過(guò)Suzuki反應(yīng)[數(shù)-平均分子量（Mn）=163473；圖S2A]。將這種位于疏水核中的光熱共聚物和雙硬脂酰磷酸乙醇胺（DSPE）-PEG的親水聚乙二醇（PEG）段通過(guò)典型的共沉淀策略裝飾表面構(gòu)建了雜化納米顆粒。所得納米顆粒呈明確的球形，平均水動(dòng)力直徑約為50nm，具有明顯的單分散性和表面負(fù)電荷（圖1B和圖S2、B和C）。此外，納米顆粒對(duì)正常細(xì)胞的細(xì)胞毒性很小。確保了在體內(nèi)給藥的安全性（圖S3、A和B）。
納米顆粒具有高度一致的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性。此外，在水介質(zhì)中，這些納米粒子產(chǎn)生明確的光聲信號(hào)，其強(qiáng)度與納米粒子濃度呈完美的線性關(guān)系（圖1E），這意味著它們具有在體內(nèi)引導(dǎo)光聲成像的潛力。
2.N+R@PLTs的結(jié)構(gòu)與特征
為了使光熱納米顆粒功能化，使其具有額外的PLT反應(yīng)性和免疫原性，納米顆粒被生物素修飾，而PLT膜上的CD42a被親和素標(biāo)記的抗CD42a抗體預(yù)處理。作者通過(guò)細(xì)胞切片透射電鏡（TEM）成像檢測(cè)PLT內(nèi)部的納米顆粒來(lái)驗(yàn)證CD42a分子可以促進(jìn)納米顆粒內(nèi)化為PLT（圖1F中的黃色箭頭，與圖S3C中的PLT相比）。在內(nèi)化過(guò)程中，還引入了均勻分散在培養(yǎng)基中的免疫刺激劑R837鹽酸，使得超分辨率PLT圖像中同時(shí)存在N和R信號(hào)（圖1G）。大約60個(gè)納米顆粒和480萬(wàn)個(gè)R837鹽酸鹽分子被加載到每個(gè)PLT中（圖S2E）。這種內(nèi)化幾乎沒(méi)有影響PLT的大小和表面電荷，忠實(shí)地保留了光熱光譜屬性（圖S2、C、F和圖1H和I）。關(guān)于PLT生理學(xué)，紅細(xì)胞與PLTs孵化后，沒(méi)有觀察到明顯的溶血（圖S3，D和E），說(shuō)明其具有良好的生物相容性。此外，通過(guò)流式細(xì)胞儀（FCM）（圖1J）和熒光成像策略（圖S3F）評(píng)價(jià)N+R@PLTs激活后的聚集行為。而且作者發(fā)現(xiàn)，在二磷酸腺苷處理的N@PLT和N+R@PLT樣品均顯示出明顯的聚集信號(hào)增加。這一發(fā)現(xiàn)與天然PLTs的特性反應(yīng)性高度一致，說(shuō)明PLTs在加載光熱納米顆粒和免疫刺激分子后仍保持其自然響應(yīng)功能。
TEM圖像進(jìn)一步證明了這種反應(yīng)性（圖1K，左），顯示靜息態(tài)N+R@PLTs是圓形的，沒(méi)有明顯的偽足，而活動(dòng)態(tài)N+R@PLTs變得更加樹(shù)枝狀和膨脹，類似于天然PLT。此外，激活導(dǎo)致生成豐富的nPLT，這也被TEM和掃描電鏡（圖1K，左插圖，和圖S3G）和FCM數(shù)據(jù)證實(shí)，顯示高PLT標(biāo)記物CD62P表達(dá)的納米小泡信號(hào)增加（圖1K，中）。在nPLTs中，觀察到NDI-BT納米顆粒（N）（圖S3H）。同時(shí)，N和R的特征信號(hào)也在nPLTs中被識(shí)別出來(lái)（圖1K，右），這表明這兩種成分可以被nPLTs捕獲，以便進(jìn)一步的轉(zhuǎn)運(yùn)。
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