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第一作者：陳思親，鐘寅，范武發，相佳佳

通訊作者：申有青 教授

第一單位：浙江大學

DOI：10.1038/s41551-021-00701-4

  在國家自然科學基金(51833008)和浙江省重點研發計劃(2020C01123)的資助下，浙江大學申有青教授團隊在主動轉胞吞型高效抗腫瘤納米藥物的研究領域再次取得新的進展。繼2019年提出了酶響應型納米藥物的腫瘤主動滲透新機制以來(Nature Nanotechnology)，該團隊成員持續致力于開發具有高效主動轉胞吞作用的藥物遞送體系，并進一步提出了一種簡化藥物載體結構的策略：即利用能夠弱黏附細胞膜、但不黏附蛋白質的兩性離子聚合物為載體，使之同時具備血液長循環性能和不必發生酶催化反應就觸發腫瘤細胞主動轉胞吞的特性。這一策略不但極大地簡化了納米藥物的結構，而且能夠更加高效地外滲進入腫瘤組織并滲透擴散，將藥物遞送到瘤內所有細胞，獲得極高的療效，因此具備良好的臨床轉化潛力。相關研究成果以“Enhanced tumour penetration and prolonged circulation in blood of polyzwitterion–drug conjugates with cell-membrane affinity”為題，于2021年4月15日在線發表于國際著名學術期刊Nature Biomedical Engineering雜志上，申有青教授為通訊作者，浙江大學為第一單位。

  近年來，納米藥物的臨床應用取得了重大進展，其中一些納米藥物已經在臨床上應用或處于臨床試驗階段，但是幾乎所有的納米藥物都未能達到預期的臨床治療效果。在腫瘤靶向的納米藥物遞送過程中，納米粒子必須經歷血液長循環（Circulation）、腫瘤蓄積（Accumulation）、腫瘤浸潤（Penetration）、腫瘤細胞內吞（Internalization）和藥物釋放（drug Release）這五步級聯反應（CAPIR Cascade）才能有效地將藥物遞送到腫瘤細胞內^[1-2]。EPR效應被公認為是納米藥物在腫瘤部位富集的主要因素，但是EPR效應在臨床腫瘤中的發生率低且具有很強的異質性，導致基于EPR效應的納米藥物難以從血管進入腫瘤組織；同時，納米藥物固有的大尺寸（相對于小分子藥物）和腫瘤微環境的致密性，使得納米藥物更加難以在實體腫瘤內滲透，導致無法將藥物遞送至遠離血管的腫瘤細胞中發揮治療作用。因此，腫瘤血管外滲困難和腫瘤組織滲透困難仍然是傳統納米藥物難以克服的瓶頸。為了克服藥物輸送過程中的各種生理屏障，國內外研究人員設計了各種結構復雜的多功能納米藥物，但未能從根本上解決納米藥物依賴于EPR外滲和在瘤內被動擴散困境，其結構的復雜性也不可避免地增加了臨床轉化的困難。

  本團隊在前期工作中首次提出：基于主動轉胞吞的納米藥物設計策略能夠巧妙地利用腫瘤內細胞密度高的特點，讓腫瘤血管內皮細胞/腫瘤細胞“主動地”在細胞間傳遞納米藥物，從而有效地外滲進入腫瘤組織并克服腫瘤微環境對納米粒子被動擴散的障礙，打破了納米藥物遞送過程中面臨的外滲難和浸潤難的瓶頸。但是，前期設計的主動轉胞吞納米藥物需要先在腫瘤部位發生酶催化產生胺的反應才能觸發腫瘤細胞的主動轉胞吞作用^[3-4]，其載體結構相對比較復雜，有待進一步簡化載體結構和提高遞送效率。

本文亮點

  在本項研究中，研究人員設計合成了一種含有三級胺氮氧結構的兩性離子聚合物OPDEA，它具有不與蛋白質吸附卻能與細胞膜可逆吸附的特性，因此能夠“隱蔽”在血液循環系統中實現長循環和腫瘤富集；另一方面，它能快速被腫瘤血管內皮細胞和腫瘤細胞攝取，從而觸發主動轉胞吞作用并實現高效的腫瘤血管外滲和腫瘤主動滲透。基于此，研究人員利用OPDEA攜載化療藥物7-乙基-10-羥基喜樹堿（SN38）制備了以OPDEA為親水外層、以SN38前藥聚合物為疏水內核的腫瘤主動滲透型納米載藥膠束（OPDEA-PSN38）（圖1a）。尾靜脈注射后，該膠束能可逆地吸附到紅細胞上而不吸附血漿蛋白，具有較好的血液長循環；一旦到達腫瘤部位，它能弱吸附在腫瘤血管內皮細胞上并觸發其轉胞吞作用，快速外滲至腫瘤組織中，進而通過腫瘤細胞的轉胞吞作用實現高效的腫瘤滲透，能夠浸潤到乏血管、缺氧甚至壞死區域，從而將藥物遞送到所有細胞，最終徹底消滅腫瘤組織中所有的腫瘤細胞（圖1b）。與臨床一線化療藥物伊立替康（CPT-11）及其脂質體相比，該納米藥物在多種荷瘤小鼠模型（包括肝癌原位模型和人源腫瘤異種移植瘤模型）中均表現出優異的抑瘤作用，在常規給藥劑量下，它不僅能清除起始腫瘤大小為70 mm³的小腫瘤，也能清除起始腫瘤大小為500 mm³的大腫瘤，而且生物安全性良好，不會產生停藥反彈等副作用（圖1, c-f）。

圖1 OPDEA-PSN38膠束的腫瘤主動滲透機理示意圖和抑瘤曲線。（a）OPDEA-PSN38膠束的化學結構。（b）OPDEA-PSN38在腫瘤部位的轉胞吞作用和腫瘤滲透機理：i）膠束能可逆吸附在紅細胞上進行血液長循環，ii）通過EPR效應在被動擴散至腫瘤組織，iii）通過腫瘤血管內皮細胞的主動跨細胞轉運/轉胞吞作用在腫瘤組織蓄積，iv) 在腫瘤組織中基于轉胞吞作用實現主動滲透。（c-d）OPDEA-PSN38膠束在肝癌皮下小腫瘤模型（c，初始腫瘤體積~70 mm³）和大腫瘤模型（d，初始腫瘤體積~500 mm³）中均表現出根治性的治療效果；（e）在肝癌原位腫瘤模型中，OPDEA-PSN38膠束治療組的小鼠腫瘤被徹底清除；（f）在肝癌PDX模型中，OPDEA-PSN38膠束的抑瘤作用顯著優于同等治療劑量和更高治療劑量的臨床一線藥物（CPT-11）治療組。

圖2  OPDEA能夠弱黏附細胞膜，因此不需要發生結構轉變就能同時具備血液長循環性能和被腫瘤細胞內吞的能力。（a）等離子共振實驗證明OPDEA與細胞膜磷脂具有較強的分子間相互作用力；（b）分子模擬實驗證明OPDEA與磷脂能形成較強的氫鍵相互作用；（c）紅細胞吸附-洗脫實驗證明OPDEA能在紅細胞上可逆吸附，有利于實現血液長循環和腫瘤富集；（d）血漿清除實驗證明OPDEA的血液循環時間長；（e）小動物活體成像實驗證明OPDEA具有良好的腫瘤靶向富集作用；（f）腫瘤細胞內吞實驗證明OPDEA能快速被細胞攝取，有利于觸發腫瘤細胞的轉胞吞作用。

圖3 OPDEA能觸發腫瘤血管內皮細胞和腫瘤細胞的主動轉胞吞作用，從而快速外滲進入腫瘤組織并徹底滲透。（a-b）Transwell實驗證明OPDEA（a）或OPDEA-PSN38膠束（b）能觸發血管內皮細胞的轉胞吞作用。其中，癌化的內皮細胞（ECDHCC-1）具有比正常內皮細胞（HUVEC）更高效的轉胞吞作用；血液流速會降低轉胞吞速率。（c-d）透射電鏡圖像證明OPDEA-PSN38膠束能觸發ECDHCC-1細胞（a）和實體腫瘤血管內皮細胞（b）的轉胞吞作用，因此內皮細胞中具有大量轉胞吞囊泡（紅色星號）、細胞突觸（藍色箭頭）和內皮細胞膜的窗孔結構（紅色箭頭）；（e）激光共聚焦顯微鏡實時成像證明尾靜脈注射的OPDEA能夠快速發生血管外滲并充分浸潤到腫瘤組織內部。

圖4  OPDEA-PSN38膠束能通過主動轉胞吞作用快速浸潤到腫瘤組織中的乏血管、缺氧甚至壞死區域。（a）跨細胞傳遞實驗證明OPDEA在腫瘤細胞中能通過不斷的“內吞-外排”作用實現快速的轉胞吞作用；（b）光聲成像實驗證明OPDEA-PSN38膠束能滲透到實體腫瘤的乏血管區域；（c）免疫熒光染色實驗證明OPDEA-PSN38膠束能滲透到實體腫瘤的缺氧區域和壞死區域。

  綜上所述， N-O結構具有的弱黏附細胞膜、但不黏附蛋白質的特性，賦予了納米藥物CAPI所需的所有功能，即血液長循環、不依賴于傳統被動蓄積機制（EPR效應）的腫瘤血管主動外滲、高效瘤內滲透和快速細胞內吞，納米藥物療效高且結構簡單。與將多種功能組分組裝獲得多功能納米藥物（All functional components-into-One）的方法相比，這種單一結構賦予多種所需功能（One-for-all functions）來簡化納米藥物結構的方法，為臨床轉化納米藥物的設計提供了新的思路。目前此項專利技術已轉讓海南普利制藥股份有限公司進行臨床轉化。

  參考文獻

  [1] Sun Q., Zhou Z., Qiu N., et al. Rational design of cancer nanomedicine: Nanoproperty integration and synchronization. Adv Mater, 2017, 29: 1606628.

  [2] Zhou Z., Liu X., Zhu D., et al. Nonviral cancer gene therapy: Delivery cascade and vector nanoproperty integration. Adv Drug Deliv Rev, 2017, 115: 115-154.

  [3] Zhou Q., Shao S., Wang J., et al. Enzyme-activatable polymer-drug conjugate augments tumour penetration and treatment efficacy. Nat Nanotechnol, 2019, 14: 799-809.

  [4] Wang G., Wu B., Li Q., et al. Active transportation of liposome enhances tumor accumulation, penetration, and therapeutic efficacy. Small, 2020, 16: e2004172.

  論文鏈接：

  https://dx.doi.org/10.1038/s41551-021-00701-4

  https://www.nature.com/articles/s41565-019-0485-z