中科院上藥所Nano Lett.：靶向智能釋藥治療乳腺癌肺轉移

【引言】

癌細胞轉移是導致癌癥死亡的主要原因，在臨床上極難治療。治療轉移瘤最大問題是藥物遞送到轉移部位的效率差。此外，在具有數百萬侵略性癌細胞的轉移過程中，其脈管系統彎曲且靜水壓力升高，導致抗癌藥物難以滲透。納米顆粒表現出的增強性滲透和保留（EPR）效應能將藥物靶向遞送至血管從而達到治療功效，這說明納米顆粒有治療癌癥轉移的巨大潛力。然而，由于微轉移中有限的EPR效應和滲透性，僅僅用納米藥物治療轉移是不夠的。為改善侵襲和轉移性腫瘤的治療效果，仿生策略在藥物遞送應用中引起更多關注。在乳腺癌肺轉移期間，炎性單核細胞可以優先募集到微小轉移灶，然后分化成成熟巨噬細胞，促進轉移瘤的建立。單核細胞獨特的能力使得它們成為肺轉移主動靶向良好的藥物遞送載體。因此基于該細胞構建一種智能的仿生藥物遞送平臺治療轉移性腫瘤是一種新的思路。

【成果簡介】

近日，中國科學院上海藥物研究所李亞平教授和張志文研究員（共同通訊作者）在雜志Nano Letters發表了題為"Inflammatory Monocytes Loading Protease-Sensitive Nanoparticles Enable Lung Metastasis Targeting and Intelligent Drug Release for Anti-Metastasis Therapy"的文章。該研究用單核細胞裝載豆莢蛋白激活的納米顆粒實現主動靶向肺轉移并啟動轉移特異性智能藥物釋放用于轉移瘤治療。研究利用單核細胞的特性，有效地將藥物遞送到難以滲透的微小轉移灶，實現高達77.8%乳腺癌肺轉移抑制率，這種智能的仿生藥物遞送平臺為轉移瘤的治療提供了一種有效的手段。

【圖文導讀】

圖1. 單核細胞遞送系統（M-SMNs）的制備與表征

A：M-SMNs的制備過程和轉移處誘發M-SMNs釋藥的示意圖；

B：M-SMNs的TEM圖（是否有豆莢蛋白），標尺200nm；

C：不同豆莢蛋白濃度下，納米顆粒（SMNs）的藥物釋放柱狀圖，*p<0.05，**p<0.01；

D：單核細胞和分化巨噬細胞的表型分析；?

E：單核細胞和巨噬細胞中豆莢蛋白表達的蛋白印跡分析；

F：通過細胞活性檢測，在游離單核細胞和M-SMNs中廣泛檢測到綠色熒光信號。使用轉移性4T1乳腺癌細胞的條件培養基模擬轉移微環境，24 h后，在M-SMNs中觀察到紅色熒光信號，表明基于活細胞的輸送系統受到很大的損害；

G：M-SMNs形成的LCSM圖，標尺10μm，SMN通過物理夾帶用尼羅紅進行熒光標記，細胞核用Hoechst 33342染色進行標記；

H：活化的M-SMNs釋放的細胞微泡或游離藥物分子的百分比；

I：活化的M-SMNs釋放的細胞微泡的FE-TEM圖，標尺200nm。

圖2. M-SMNs對轉移性4T1細胞增殖的抑制作用

A：用4T1細胞分別處理單核細胞、美登素衍生物（0.5 μg/mL）、SMNs (含0.5 μg/mL美登素衍生物)、M-SMNs (1×10⁵個細胞/孔)48小時后，4T1細胞的活性測試；

B：每組的4T1細胞的實時增殖譜，用RTCA DP系統監測；

C：活化的M-SMNs、細胞微泡顆粒和上清液中4T1細胞的細胞活力指數，在處理的初始時間點和24小時記錄細胞活力指數，*p <0.05，**p <0.01，沒有進行任何處理的4T1細胞作為陰性對照。

圖3. M-SMNs對轉移性4T1細胞的遷移和侵襲活性的抑制作用

A：通過trans-well膜的遷移或侵襲細胞的照片（孔徑8.0μm），圖像中的紫色區域的細胞簇為遷移或入侵的細胞；

B-C：遷移率和侵襲率，** p <0.01。分別用單核細胞、美登素衍生物（20ng/mL）、SMN（20ng/mL美登素衍生物）和M-SMNs（0.01mg/mL）（1×10⁵個細胞/孔）培育4T1細胞，然后收集細胞用于遷移和侵襲的測定。

圖4. M-SMNs對乳腺癌肺轉移的體內靶向

A：DiR標記的單核細胞和M-SMNs在肺轉移性乳腺癌模型中的體內分布；

B：單核細胞和M-SMNs對乳腺癌肺轉移的特異性靶向檢測。給每只肺轉移性乳腺癌小鼠注射單核細胞和M-SMNs 1×10⁶個，并在注射4小時后進行肺部LCSM檢測，單核細胞和M-SMNs用DiI標記。標尺100μm。

圖5. M-SMNs對乳腺癌肺轉移的體內治療效果

A：分別用美登素衍生物、SMNs、單核細胞和M-SMNs處理的小鼠的肺組織的圖像，生理鹽水為對照組。 肺中的白點為轉移性結節；

B：通過H＆E染色進行各組肺轉移灶的組織學檢查，標尺200μm；

C：每組的視檢轉移性結節的數量，*p <0.05；

D：各種樣品對肺轉移的抑制率（n = 5），*p <0.05。

【小結】
該研究成功構建了一種仿生的智能納米釋藥系統，利用炎性單核細胞的生物特性加載豆莢蛋白響應性的納米粒子，既克服了轉移瘤的生物屏障又實現了靶向釋藥，很好地達到了靶向和治療乳腺癌肺轉移的目的，這為腫瘤轉移的治療開辟了新的道路。

文獻鏈接：He X, Cao H, Wang H, et al. Inflammatory Monocytes Loading Protease-Sensitive Nanoparticles Enable Lung Metastasis Targeting and Intelligent Drug Release for Anti-Metastasis Therapy[J]. Nano Letters, 2017.

本文由材料人編輯部許城秀編譯，周夢青審核，點我加入材料人編輯部。

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