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  腦膠質瘤是最具侵襲性和致死性的中樞神經系統原發性腫瘤，目前治療腦膠質瘤的主要手段包括手術、輔助放療和化療。近年來，盡管腦膠質瘤的治療已獲得多方面的進展，但是由于血腦屏障（blood-brain barrier，BBB）的存在，導致進入顱內腫瘤部位的藥物劑量仍然十分有限，因而腦膠質瘤的診療仍存在較大的局限性。因此，開發新型高效的藥物遞送體系，使治療劑或造影劑跨越BBB輸送至大腦內部進行腦腫瘤的精準診斷和高效治療顯得十分迫切和重要。細胞膜包覆法作為一種仿生策略在開發具有較高載藥量、增強腦靶向性的智能藥物遞送系統方面具有極大的潛力。據文獻報道，包覆了腦膠質瘤細胞膜的仿生納米混懸劑可以進一步修飾靶向肽以用于穿越BBB并同源靶向腦膠質瘤，進行原位腦膠質瘤的有效治療。然而在這種情況下，需要在癌細胞膜上額外插入靶向肽才能實現BBB穿越。值得注意的是，巨噬細胞表面高表達的整合素α₄、β₁等，可以與腫瘤部位的血管內皮粘附分子-1（VCAM-1）發生相互作用，促進巨噬細胞向腫瘤或轉移瘤的遷移；而且巨噬細胞膜上的整合素α₄、β₁或巨噬細胞-1抗原（Mac-1）等在穿越BBB特異性靶向腦膠質瘤中也起到至關重要的作用。因此，利用巨噬細胞膜仿生策略，有望協助納米藥物有效地跨越BBB，進行原位腦膠質瘤的診療。

  近日，東華大學史向陽教授課題組和上海市第一人民醫院王悍教授合作，以還原響應的聚N-乙烯基己內酰胺納米凝膠（PVCL NGs）作為載體，通過在其內部負載MnO₂和化療藥物順鉑，得到粒徑為106.3 nm的膠體穩定性良好的NGs; 再在其外部包覆巨噬細胞膜，得到了巨噬細胞膜仿生多功能響應型載藥納米凝膠（MPM@P NGs，圖1A），實現了MR成像實時監測的原位腦膠質瘤的聯合治療（圖1B）。

  制備的MPM@P NGs體系具有如下優勢：

• （1）納米凝膠固有的流動性和變形性使其易于被細胞膜包覆；

• （2）利用巨噬細胞膜上的特異性蛋白（如整合素α₄、β₁等）與腫瘤部位的VCAM-1之間的作用，賦予其跨越BBB靶向腦膠質瘤的功能；

• （3）含二硫鍵（S-S鍵）的N，N''''-雙（丙烯酰）胱胺（BAC）交聯的PVCL納米凝膠對腫瘤細胞中較高濃度的GSH（10 mM）具有還原響應性，GSH可以使S-S鍵斷裂，納米凝膠瓦解，從而控制藥物在腫瘤位置的釋放；

• （4）MnO₂也可以與GSH反應生成具有更高弛豫率的Mn²⁺（r₁= 9.69 mM^-1s^-1），Mn²⁺不僅具有優異的MR成像效果，還可以與腫瘤微環境中的雙氧水（H₂O₂）發生類芬頓（Fenton-like）反應，生成高毒性的羥基自由基（·OH）；

• （5）S-S鍵交聯的PVCL NGs和MnO₂通過下調GSH水平減少對·OH的消耗，有助于增強化學動力學治療（CDT）效果。

圖1. 巨噬細胞膜包覆的MM-Pt/MnO₂@PVCL NGs（MPM@P NGs）的制備路線示意圖（A），MPM@P NGs跨越血腦屏障進行原位腦膠質瘤的MR成像和聯合化療/化學動力學治療應用（B）。

  通常，腫瘤細胞內高水平的GSH會將類芬頓試劑產生的·OH清除，降低其對腫瘤的殺傷效果。在該體系中，S-S鍵交聯的PVCL NGs和MnO₂通過消耗GSH有效減少腫瘤微環境中過量GSH對·OH的清除作用，從而進一步增強化學動力學治療效果。使用2′, 7′-二氯熒光素二乙酸酯（DCFH-DA）作為熒光探針，通過激光共聚焦掃描顯微鏡（CLSM）檢測經不同材料處理后腫瘤細胞內ROS的產生情況。如圖2 A-B所示，PBS處理的C6細胞中綠色熒光非常微弱，而Mn²⁺處理的C6細胞中顯示出比PBS對照組較強的DCF熒光，證實Mn²⁺通過類芬頓反應可以將細胞內的H₂O₂轉化為高活性的·OH。此外在M@P NGs處理的C6細胞中觀察到了明顯增強的DCF熒光，且顯著高于Mn²⁺處理組（p < 0.01），這可能是由于PVCL和MnO₂誘導的GSH清除效應減少了過量GSH對·OH的消耗所致。他們通過測試細胞內的GSH水平驗證了這一結果，如圖2 C所示，M@P NGs 處理的腦膠質瘤細胞中GSH含量（63.6%）顯著低于Mn²⁺組（80.5%）。

圖2. 經不同材料處理6 h后，通過CLSM觀察到的C6細胞內ROS的產生情況（A）及各組細胞中的DCF熒光強度（B）；利用GSH/GSSG檢測試劑盒測得的C6細胞內的相對GSH含量（C）。

  特別地，用負載了cisplatin的PM@P NGs處理的C6細胞中，綠色DCF熒光進一步增強（p < 0.05）。一種可能的機制是cisplatin可以激活NOX（一種煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶家族）使其將電子傳輸到O₂分子并生成O₂·^-，隨后O₂·^-可被超氧化物歧化酶（SOD）（Ma et al., Nano Lett., 2017, 17, 928-937）歧化產生H₂O₂，H₂O₂進而與Mn²⁺作用生成了更多的下游·OH。此外他們看到，經MPM@P NGs處理的C6細胞表現出了最高的綠色熒光強度（p < 0.01），這可能是由于巨噬細胞膜的包覆改善了NGs的內吞作用。

圖3. 體外BBB模型示意圖（A）；不同材料穿越BBB到達下室的Mn/Pt滲透百分數（B），C6細胞與滲透到下室的材料孵育24 h，通過流式細胞術檢測的細胞凋亡情況（C）以及各組凋亡細胞對應的平均熒光強度（D），通過Western blot分析的凋亡相關蛋白的表達情況（E-G）。

  研究表明，巨噬細胞膜的包覆降低了納米藥物的非特異性蛋白吸附，延長了血液半衰期（t_1/2 = 3.37 h），并表現出良好的生物相容性。體外Transwell遷移實驗（圖3 A-G）和體內原位腦膠質瘤模型的MR成像（圖3 H-I）結果均顯示，巨噬細胞膜上的整合素α₄和β₁有效促進了NGs 跨越BBB并靶向腦膠質瘤。MPM@P NGs跨越BBB到達下室的比例最高（Mn: 37.6 ± 0.93%，Pt: 32.6% ± 1.12%），并通過激活凋亡相關通路誘導更多的腫瘤細胞發生凋亡。進一步的體內治療結果證明，由于增強的CDT/化療聯合治療和巨噬細胞膜輔助的BBB穿透/靶向作用等因素的影響，MPM@P NGs治療組呈現出最小的腫瘤體積和延長的存活期。

  以上研究以“Macrophage Membrane-Camouflaged Responsive Polymer Nanogels Enable Magnetic Resonance Imaging-Guided Chemotherapy/Chemodynamic Therapy of Orthotopic Glioma”為題，發表在SCI期刊ACS Nano（DOI: 10.1021/acsnano.1c08689）上。東華大學化學化工與生物工程學院博士研究生肖婷婷為第一作者，史向陽教授和上海市第一人民醫院的王悍教授為共同通訊作者。該工作得到了中德科學研究中心、國家自然科學基金、上海市科委優秀學術帶頭人及中央高校研究生創新基金等項目的資助。

  文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.1c08689