復旦大學 蔣晨團隊 Adv. Funct. Mater.: 靶向激活血小板的控釋膠束有效治療三陰性乳腺癌原發腫瘤及其轉移

【背景介紹】

? ? ? ? ?三陰性乳腺癌 (TNBC)是指雌激素受體 (ER)、孕激素受體 (PR)和人表皮生長因子受體 (HER2)均為陰性的一種特殊類型乳腺癌，TNBC約占所有乳腺癌的15%。TNBC是一種極難治療的乳腺癌亞型，傳統的小分子抑制劑在臨床上對TNBC患者的治療效果很差。更嚴重的是，TNBC易復發，且易轉移到遠處器官組織 (肺、肝，骨和腦)，使其成為非常嚴重的臨床問題。轉移性腫瘤在臨床上很難治愈，也是導致大多數患者死亡的主要原因。目前，治療轉移性TNBC的研究主要有兩種策略：1）、在傳播前阻止高度侵襲性的循環腫瘤細胞 (CTCs，轉移的“種子”)以防止轉移的形成；2）、靶向已形成的轉移灶以殺死轉移癌細胞并抑制腫瘤的過度生長。因此，針對轉移性TNBC的理想化療制劑應能有效靶向并滲透到TNBC和其轉移灶。

? ? ? ? 通常，載藥納米顆粒可以通過調控尺寸大小和針對腫瘤處特異性過表達受體來進行表面修飾以靶向腫瘤部位。在靶向過程中，納米粒子對原發性或轉移性腫瘤部位的特異性分子的識別至關重要。然而，由于腫瘤的異質性，靶向腫瘤細胞的納米顆粒對CTCs和已形成的轉移灶的特異性和靶向效率可能受到極大挑戰，同時，由于TNBC進展過程中存在分子表型的改變，容易發生脫靶效應。研究發現，利用腫瘤歸巢分子或不受腫瘤異質性限制的“內源性載體”是可以追蹤CTCs并靶向轉移腫瘤。最近的研究表明，血小板可以通過細胞間粘附分子(ICAM)相互作用被腫瘤細胞募集和激活，幫助其進行血管內滲形成CTC，隨后激活的血小板聚集在CTC周圍形成“血小板-CTC”聚集體并幫助侵襲性CTCs播散至遠端器官。因此，推測激活的血小板具有腫瘤歸巢、CTCs捕獲和靶向轉移瘤的能力。

【成果簡介】

? ? ? ? ? 最近，復旦大學的蔣晨教授（通訊作者）等人報道了在負載紫杉醇的氧化還原響應型膠束上修飾P-選擇素（在激活的血小板表面上表達）靶向肽 (PSN) 形成的PSN-PEG-SS-PTX₄膠束可以利用激活的血小板作為“橋梁”與癌細胞相互作用。PSN修飾的膠束可以通過結合P-選擇素容易地粘附到激活的血小板表面，利用血小板對腫瘤轉移過程的追蹤作用，不僅可以在血液循環中捕獲CTCs，還可追蹤至轉移灶或歸巢到原發灶。與Taxol（紫杉醇注射劑，以聚氧乙烯蓖麻油和乙醇為溶劑）和未修飾的PEG-SS-PTX₄膠束相比，PSN-PEG-SS-PTX₄膠束與腫瘤浸潤性血小板的結合明顯增多，對原發性TNBC及其轉移的靶向性和穿透性顯著增強，并因此顯著改善了治療效果。更重要的是，PSN-PEG-SS-PTX₄膠束可以有效地抑制TNBC的肺轉移，降低肝轉移的發生率。靶向激活血小板的氧化還原響應膠束系統為轉移性癌癥的全方位治療提供了廣闊的應用前景。研究成果以題為“Activated Platelets-Targeting Micelles with Controlled Drug Release for Effective Treatment of Primary and Metastatic Triple Negative Breast Cancer”發布在國際著名期刊Adv. Funct. Mater.上。

【圖文解讀】

圖一、PSN-PEG-SS-PTX₄的制備和作用機理圖
（A） 膠束制備的示意圖；

（B） PSN-PEG-SS-PTX₄膠束的作用示意圖。

圖二、PEG-PTX₄、PSN-PEG-PTX₄、PEG-SS-PTX₄和PSN-PEG-SS-PTX₄的合成路線

圖三、聚合物-藥物材料的表征
（A） PEG-PTX₄、PSN-PEG-PTX₄、PEG-SS-PTX₄和 PSN-PEG-SS-PTX₄的GPC分析；

（B） PEG-PTX₄、PSN-PEG-PTX₄、PEG-SS-PTX₄和 PSN-PEG-SS-PTX₄的1HNMR圖。

圖四、PEG-SS-PTX₄膠束和PSN-PEG-SS-PTX₄膠束的表征
（A） PEG-SS-PTX₄膠束和PSN-PEG-SS-PTX₄膠束的粒徑分布；

（B） PEG-SS-PTX₄膠束的TEM圖像；

（C） PSN-PEG-SS-PTX₄膠束的TEM圖像；

（D） 用含10×10^-3 M GSH 的PBS(pH = 7.4)處理4 h后PSN-PEG-SS-PTX₄膠束解離的TEM圖;

（E） 在含有不同濃度GSH的PBS (pH = 7.4)中膠束的藥物釋放曲線。

圖五、MDA-MB-231細胞上膠束的細胞攝取和細胞毒性研究
（A） 具有不同PSN肽修飾程度的BODIPY標記膠束與激活血小板的結合能力；

（B） 與激活的血小板預孵育0.5 h后，BODIPY標記的PEG-SS-PTX₄膠束和PSN-PEG-SS-PTX₄膠束(40％PSN修飾)的細胞攝取；

（C） 共孵育48 h后不同制劑對MDA-MB-231細胞的殺傷作用；

（D） 用不同PTX制劑 (PTX當量1 μg/mL) 處理的MDA-MB-231細胞中微管蛋白染色。

圖六、體內考察BODIPY標記的PSN修飾膠束在TNBC原發腫瘤和肺轉移小鼠模型中與血小板的結合
（A） 注射BODIPY標記PEG-SS-PTX₄膠束和PSN-PEG-SS-PTX₄膠束0.5 h后，TNBC原發腫瘤模型小鼠的腫瘤組織冷凍切片的代表性免疫染色熒光圖；

（B） 注射BODIPY標記PEG-SS-PTX₄膠束和PSN-PEG-SS-PTX₄膠束0.5 h后，TNBC肺轉移模型小鼠的肺組織冷凍切片的代表性免疫染色熒光圖。藍色：DAPI（染細胞核）；綠色：CD41（血小板表面標志物）；紅色：BODIPY標記的膠束。

圖七、PSN修飾膠束對TNBC原發腫瘤的靶向和穿透作用
（A） TNBC原發腫瘤模型小鼠經尾靜脈注射BODIPY標記的未修飾膠束（左）和PSN修飾的膠束（右）后不同時間點的在體熒光圖像，3D熒光圖像及離體組織熒光圖像；

（B） TNBC原發腫瘤模型小鼠的腫瘤組織冷凍切片的代表性熒光圖像（藍色：細胞核；綠色：腫瘤新生血管；紅色：BODIPY標記的膠束）。

圖八、PSN修飾膠束在體內對CTC的精準捕獲
綠色：CTC信號；紅色：膠束信號

圖九、PSN修飾膠束對TNBC (MDA-MB-231/luci)肺轉移的靶向和穿透作用
（A）尾靜脈注射BODIPY標記的未修飾的膠束（左）和PSN修飾的膠束（右）后a). 2 h時在體熒光圖像；b). 在體生物發光圖像；c).? 24 h時離體熒光圖像；d).離體生物發光圖像；

（B）TNBC肺轉移模型小鼠的肺組織冷凍切片的代表性熒光圖像（藍色：細胞核；綠色：腫瘤新生血管；紅色：BODIPY標記的膠束）。

圖十、PSN-PEG-SS-PTX₄膠束對TNBC原發腫瘤的抑制效果
（A） 給予不同制劑后TNBC原發腫瘤模型小鼠的腫瘤體積變化；

（B） TNBC原發腫瘤模型小鼠的體重變化；

（C） TNBC原發腫瘤模型小鼠的腫瘤組織冰凍切片的免疫熒光染色圖像 (綠色：凋亡細胞；藍色：細胞核)。

圖十一、PSN-PEG-SS-PTX₄膠束對TNBC肺轉移的抑制效果
（A） 給予不同制劑后TNBC肺轉移模型小鼠在體生物發光圖像（第17，21，25天給藥）；

（B） 肺轉移生物發光信號的半定量結果；

（C） TNBC肺轉移模型鼠的體重變化曲線。

【總結】

綜上所述，本研究成功開發了一種具有氧化還原響應型藥物釋放特性的激活血小板靶向膠束，該膠束可通過“血小板橋梁”有效靶向原發性TNBC，CTCs和轉移灶。PSN-PEG-SS-PTX₄膠束可以在循環中與表達P-選擇素的血小板結合，并且該復合物可捕獲CTCs或歸巢到腫瘤組織及轉移灶。隨后，膠束被癌細胞內吞，在胞漿還原性條件下解離釋放藥物殺傷腫瘤細胞。因此，PSN-PEG-SS-PTX₄膠束具有較強的抗腫瘤和抗轉移效果，且具有良好的生物相容性。總之，具有控釋特性的激活血小板靶向膠束為轉移性癌癥的全方位治療提供了有良好前景的策略。

文獻鏈接：Activated Platelets-Targeting Micelles with Controlled Drug Release for Effective Treatment of Primary and Metastatic Triple Negative Breast Cancer（Adv. Funct. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adfm.201806620）

通訊作者簡介

蔣晨，復旦大學藥學院教授，博士生導師，杰青，教育部新世紀人才，上海市優秀學科帶頭人。課題組成立于2003年，目前組內有教授一名，副教授一名，在讀博士研究生9名，碩士研究生2名。課題組近年來研究方向主要集中在腦靶向、腫瘤靶向及微環境觸發的藥物遞送系統的研究開發，致力于針對經退行性疾病等腦部疾病和惡性腫瘤及其轉移的有效治療策略研究。已在國際知名學術期刊上如Adv Mater, ACS Nano, Adv Funct Mater，Adv Sci，Biomaterials，Theranostics等發表論文80余篇。

課題組主頁：http://smartdds.fudan.edu.cn/jiangchen/index.aspx

研究論文匯總詳見Researchgate網址鏈接：https://www.researchgate.net/profile/Chen_Jiang3

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1. L. J. Gay, B. Feldinghabermann, Contribution of platelets to tumour metastasis. Nature Reviews Cancer,?2011, 11, 123.

2. Q. Hu, W. Sun, C. Qian, C. Wang, H. N. Bomba, Z. Gu, Anticancer platelet-mimicking nanovehicles. Adv. Mater.,?2015, 27, 7043.

3. Chen, X.; Wang, Q.; Liu, L.; Sun, T.; Zhou, W.; Chen, Q.; Lu, Y.; He, X.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Ruan, C.; Guo, Q.; Li, C.; Jiang, C., Double-sided effect of tumor microenvironment on platelets targeting nanoparticles. Biomaterials, 2018, 183, 258.

4. M. Haemmerle, R. L. Stone, D. G. Menter, V. A. Kharghan, A. K. Sood, The platelet lifeline to cancer: challenges and opportunities. Cancer Cell, 2018, 33, 965.

5. Y. Lu, A. A. Aimetti, R. Langer, Z. Gu, Bioresponsive materials. Nat. Rev. Mater., 2016, 1, 16075.

6. Y. Zhang, Z. Guo, Z. Cao, W. Zhou, Y. Zhang, Q. Chen, Y. Lu, X. Chen, Q. Guo, C. Li, Endogenous albumin-mediated delivery of redox-responsive paclitaxel-loaded micelles for targeted cancer therapy. Biomaterials, 2018, 183, 243.

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