復旦大學ACS Nano報道: 利用配體修飾的細胞膜將藥物納米晶靶向遞送至腦膠質瘤

【引言】

長期以來，人們一直在研究納米遞送系統包載治療藥物以實現對腫瘤組織和細胞的靶向遞送及緩控釋放，并取得長足進步。然而，現有納米遞藥系統到達病灶部位的有效性仍有進一步改善的必要，對藥物的包載量也有進一步提高的需要。近年來，細胞膜包載納米遞藥系統在癌癥治療領域已被廣泛研究。細胞膜表面上的蛋白質和糖基化賦予了納米顆粒更長的血液循環時間，規避了網狀內皮系統（RES）攝取和免疫識別，從而借助實體瘤的高滲透性和滯留效應（EPR）而改善腫瘤部位的藥物蓄積，而細胞膜表面修飾腫瘤靶向識別分子（配體）可進一步提高藥物在腫瘤部位及其細胞內的遞送效率。

【成果簡介】

近日，復旦大學的陸偉躍老師和美國加州大學圣地亞哥分校的張良方老師（共同通訊作者）共同報道了一種基于配體修飾細胞膜技術和藥物納米晶（NCs）的靶向藥物遞送系統。通過一種利用親和素-生物素間相互作用的插入方法，將靶向肽修飾在紅細胞（RBC）膜表面。由于RBC膜包載藥物NCs（RBC-NCs）具有高載藥量、長期穩定性、良好生物相容性和長循環時間等優勢，所以RBC-NCs適合用于藥物的高效安全遞送。經腫瘤靶向肽c(RGDyK)修飾后，RGD-RBC-NCs對小鼠的皮下移植瘤和原位腦膠質瘤均能實現較好的藥物靶向蓄積和治療效果。RBC-NC療法易被推廣到難溶性化療藥物的遞送和多種癌癥的治療。研究成果以“Ligand-Modified Cell Membrane Enables the Targeted Delivery of Drug Nanocrystals to Glioma”為題發表在國際著名期刊ACS Nano上。

【圖文解讀】

圖一、RBC-NC (DTX)制劑的制備和體外表征
（A）靶向載體RBC-NC的制備示意圖；

（B）通過短期血清穩定性研究優化DTX納米晶與RBC膜比率；

（C-E）（C）NC（DTX）、（D）RBC-NC（DTX）和（E）RGD-RBC-NC（DTX）的TEM表征

（F-H）不同DTX制劑的長期穩定性研究。（F）PBS中測定粒徑變化；（G）PBS和（H）10％FBS中測定560 nm處的吸光度變化；

（I-K）（I）在pH=7.4的PBS中、（J）pH=6.5的PBS中或（K）10％FBS中于37 ℃環境下不同DTX制劑中的體外藥物釋放。

圖二、RBC-NC（DTX）制劑在健康裸鼠中的體內毒性和安全性評價
（A-F）H＆E染色的組織切片。觀察各組的小鼠的（A）心臟、（B）肝臟、（C）脾臟、（D）肺（E）腎臟和（F）腦。

（G）不同DTX制劑的藥代動力學行為；

（H）體重隨時間的變化（n = 6）；

（I）WBC隨時間的計數變化（n = 3）；

（J-M）各組小鼠的血液生化指標（n = 3）。

圖三、RGD-RBC-NC（DTX）的體外療效

（A, B）重組人整合素受體蛋白αVβ3和（A）c(RGDyK)肽或（B）RGD-RV之間相互作用；

（C, D）（C）HUVEC和（D）U87細胞給予不同DTX制劑后的微管結構；

（E, F）在孵育48 h后，通過MTT測定不同DTX制劑對（E）HUVEC和（F）U87細胞的細胞毒作用；

（G）不同DTX制劑對HUVEC小管生成的影響；

（H）不同DTX制劑經BBTB轉運后誘導的U87細胞凋亡。

圖四、 體內抗皮下移植瘤藥效
（A）DTX制劑的體內分布；

（B）小鼠的腫瘤生長曲線；

（C）小鼠的Kaplan-Meier生存曲線；

（D, E）各組腫瘤切片的（D）TUNEL或（E）CD31免疫熒光積分光密度（IOD）定量；

（F, G）各組腫瘤切片的（F）TUNEL（綠色）染色和（G）CD31（綠色）染色熒光顯微鏡圖片。

圖五、 體內抗原位腦膠質瘤藥效
（A）DTX制劑的體內分布；

（B）小鼠的Kaplan-Meier生存曲線；

（C, D）各組腫瘤切片的（C）TUNEL或（D）CD31免疫熒光積分光密度（IOD）定量；

（E, F）各組腦（荷腦膠質瘤）切片的（E）TUNEL（綠色）染色和（F）CD31（紅色）染色。

【小結】

綜上所述，在本文中，作者已成功制備了一種高載藥量的紅細胞膜包覆藥物納米晶仿生納米遞藥系統。該仿生納米遞藥系統能夠在靜脈給藥后將大量疏水藥物特異性、安全地遞送到腫瘤部位。研究結果表明：納米晶可以提高疏水藥物的載藥量；紅細胞膜包覆可以增加納米晶顆粒穩定性，提供更好的生物相容性并減少副作用；RGD修飾使該仿生納米遞藥系統具有主動靶向識別能力，增加藥物在腫瘤部位的蓄積，提高了化療藥物抗皮下移植瘤和原位腦膠質瘤的藥效。總之，這是一種可用于腦部腫瘤和多種外周腫瘤藥物靶向治療策略，具有臨床應用前景。

文獻鏈接：Ligand-Modified Cell Membrane Enables the Targeted Delivery of Drug Nanocrystals to Glioma（ACS Nano, 2019, DOI: 10.1021/acsnano.9b00661）

通訊作者簡介

陸偉躍：復旦大學特聘教授，藥劑學博士生導師，享受國務院政府特殊津貼。智能化遞藥教育部及全軍重點實驗室首任主任，973項目首席科學家，全國優秀博士學位論文指導教師。兼任中國藥學會常務理事和學術工作委員會委員、藥劑專業委員會主任委員和納米藥物專業委員會副主任委員，國家藥品注冊審評咨詢委員會委員等。圍繞藥物靶向策略及遞藥系統研究方向，主持國家重大科學研究計劃、國家重大新藥創制科技專項計劃等國家和省部級項目25項，發表SCI論文140余篇，授權發明專利近30項，取得新藥證書2項。曾獲得教育部和上海市自然科學獎、中國藥學會科學技術獎和中華醫學科技獎、上海市育才獎和寶鋼優秀教師獎等獎項。

張良方 美國加州大學圣地亞哥分校納米工程系終身教授。主要從事仿生納米粒在生物醫藥領域的基礎及應用研究。已在Nature雜志及其子刊等期刊上發表論文190余篇，擁有50余項授權和申請專利。他曾獲得美國化學會Victor K. LaMer獎和Unilever獎、美國化學工程師學會 AIChE Allan P. Colburn獎、“美國十大杰出青年科學家”、美國國務院ASPIRE獎和卡比勒青年科學家獎、加州大學Best Teacher獎等，2013年被《麻省理工學院技術評論》（MIT Technology Review）評選為世界最杰出青年創新專家（TR35 Innovator Award），2015年入選為美國醫學和生物工程學會Fellow， 2018年入選美國科學促進會（AAAS）Fellow。

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