莫然&顧臻Nano Letters：分層納米組裝技術用于傳遞毒性蛋白和抗生素進行癌癥治療

【引言】

癌癥是全球第二大死因，2015年導致880萬人死亡。預計今后二十年新發病例數將增加約70%。如何有效的治療癌癥是眾多科研工作者致力于研究解決的問題。其中，通過有效的特定活動和減少不良反應來革新癌癥治療的蛋白質療法吸引到越來越多的研究者的注意力。此外，同時清除大量腫瘤細胞和高致瘤性腫瘤干細胞(CSCs)已經被證實可以顯著改善癌癥治療。

【成果簡介】

近日，中國藥科大學的莫然教授和北卡羅來納大學教堂分校的顧臻教授（共同通訊作者）開發了一種由核殼聚合物納米凝膠分層組裝而成的納米復合材料(aNG)，以響應腫瘤的相關活性刺激，這是第一階段的納米載體，而載著工程蛋白納米膠囊作為第二階段的納米載體。由于納米復合材料對內源性腫瘤的特異性信號有自適應能力，能夠有效地克服針對靶向蛋白傳遞的連續生理障礙，并通過抗CSC試劑的組合傳遞消除腫瘤細胞和CSCs。研究成果以題為“Hierarchical Nanoassemblies-Assisted Combinational Delivery of Cytotoxic Protein and Antibiotic for Effective Cancer Treatment”發布在國際著名期刊Nano Letters上。

【圖文導讀】

圖1.材料的制備和小鼠體內的作用機制

（a）Doc/R-rNC/aNG材料的制備過程及酸（pH=6.5）響應釋放；

（b）Doc/R-rNC/aNG材料在血液中的長循環以及作用腫瘤細胞和CSCs的機制。

圖2.材料的理化表征

（a）R-rNC的粒徑分布圖和TEM圖；

（b）不同濃度GSH下治療2h后R-nNC和R-rNC的粒徑變化；

（c）不同配比下的粒徑和zeta電位；

（d）Doc/R-rNC/aNG的粒徑分布圖和TEM圖；

（e）pH = 7.4和6.5時，Doc/R-rNC/aNG的粒徑變化圖；

（f）R-rNC/aNG和Doc/R-rNC/nNG在pH = 6.5的反應24h后的TEM圖；

（g）不同pH值下，Rho-R和Doc的釋放圖；

（h）在pH = 7.4和6.5下，由aNG孵育有或沒有HAase。

圖3.細胞實驗

（a）加或不加HA的Rho-R-rNC/aNG處理的細胞對比圖；

（b）不同的Rho標記制劑對3D腫瘤球體孵育的Z-stack熒光圖像；

（c）不同pH值下，Rho-R-rNC從aNG中的釋放圖；

（d）不同pH值下，Doc從aNG中的釋放圖；

（e）用Rho-R-rNC孵育的細胞熒光圖。

圖4.材料細胞毒性試驗

（a）不同的RNase A制劑處理的細胞毒性實驗；

（b）Doc治療乳腺微球細胞10 d后，形成的微球體粒徑變化圖；

（c）釋放的R-rNC、Doc及它們的混合物治療乳腺微球細胞48 h后的圖；

（d）R-rNC、Doc及它們的混合物治療乳腺微球細胞圖；

（e）釋放的R-rNC、Doc及它們的混合物治療乳腺微球細胞10 d后的圖；

（f）釋放的R-rNC、Doc及它們的混合物治療乳腺微球細胞10 d后的典型圖；

（g）釋放的R-rNC、Doc及它們的混合物治療CD133⁺細胞48h后的流式圖；

（h）釋放的R-rNC、Doc及它們的混合物治療乳腺微球細胞48 h后的流式圖。

圖5.動物實驗

（a）小鼠腫瘤熒光成像圖；

（b）體內各組織的熒光成像圖；

（c）腫瘤切片熒光成像圖；

（d）腫瘤生長曲線圖；

（e）抑制腫瘤生長的比率圖；

（f）腫瘤中CD133⁺細胞的百分比圖。

【小結】

研究開發了一種分層結構的納米復合材料，它可以通過對內生腫瘤相關信號的響應來自適應調節其自身的性能，從而達到更好的治療效果。結果表明，這種納米復合材料可連續延長系統循環時間，增加腫瘤處的積累，提高腫瘤灌注，增強細胞攝取，促進細胞內細胞毒性蛋白的釋放，并與一種常用抗生素的CSC-根除活性結合，產生更好的抗腫瘤效果。為針對CSCs和大量腫瘤細胞的聯合治療提供了新的策略。

文獻鏈接：Hierarchical Nanoassemblies-Assisted Combinational Delivery of Cytotoxic Protein and Antibiotic for Effective Cancer Treatment（Nano Lett., 2018,DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b04976）

本文由材料人編輯部向福清編譯，周夢青審核，點我加入材料人編輯部。

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