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華中科技大學羅亮、河南大學師冰洋/鄒艷《Nat. Commun.》：近紅外可激活的仿生納米凝膠深度滲透腫瘤抑制原位膠質母細胞瘤

2022-11-14 來源：高分子科技

華中科技大學生命科學與技術學院羅亮教授和河南大學生命科學學院師冰洋教授、鄒艷教授的合作團隊，在基于近紅外可激活仿生納米凝膠載體的原位膠質母細胞瘤抑制研究中取得最新進展。相關研究成果近日以題為“Near infrared-activatable biomimetic nanogels enabling deep tumor drug penetration inhibit orthotopic glioblastoma”的研究論文，在線發表于《自然-通訊》（Nature Communications）。

多形性膠質母細胞瘤(GBM)是中樞神經系統最常見的原發腫瘤，約占顱內惡性腫瘤總發病率的40%。雖然現有手術切除，放射治療，化療等多重方法用于GBM的治療。但因藥物血液循環不足、血腦屏障(BBB)穿透受限和深層腫瘤藥物攝取低等問題，致使患者治療效果遠低于預期，中位生存期僅為12個月。針對上述問題，研究團隊通過交聯普魯蘭糖和可氧化降解的聚二炔衍生物PDDA制備了近紅外可激活的納米凝膠體系，將FDA批準的近紅外(NIR)光敏劑吲哚青綠(ICG)和治療GBM的一線化療藥物替莫唑胺(TMZ)載入納米凝膠中，用載脂蛋白E (ApoE)修飾的紅細胞膜仿生包覆，開發了一種近紅外可激活的仿生納米凝膠給藥系統ARNGs@TMZ/ICG，如圖1所示。

圖1. 用于原位GBM治療的近紅外可激活仿生納米凝膠示意圖。

與其他光響應型藥物遞送系統相比，基于PDDA的納米凝膠能夠在近紅外光照的條件下高效快速激活，而在生物內源性條件下具有一定的穩定性，這對于提高其在循環系統中的穩定性，避免在非腫瘤微環境中可能發生的藥物泄漏具有重要意義。研究發現，近紅外光照射ICG產生活性氧（ROS），觸發PDDA骨架降解，整個納米載體的力學性質變得更加柔軟，觸發局部藥物高效釋放的同時有利于藥物對深部腫瘤組織的滲透。因此，這種激活過程特別有利于在GBM深層病變中維持較高濃度的TMZ和ICG，如圖2所示。

圖2. 基于PDDA的近紅外高效激活納米載體。

在通過靜脈給藥后，ARNGs@TMZ/ICG納米載藥系統利用表面的靶向分子在腦膠質瘤組織高效富集。隨后通過近紅外輻射ICG產生的活性氧ROS在腫瘤部位精確地激活了ARNGs@TMZ/ICG。ApoE功能化紅細胞膜的修飾進一步延長了循環時間，改善了腫瘤聚集，并促進了納米凝膠的血腦屏障滲透。當納米凝膠達到有效的腫瘤聚集后，可以通過ICG熒光示蹤，在合適的時機通過近紅外光照激活納米載體，如圖3所示。

圖3. ARNGs@TMZ/ICG納米載藥系統的腫瘤富集與主動激活。

基于以上的設計策略，這種仿生納米凝膠在原位U87 MG和GBM干細胞(CSC2)腫瘤模型中都表現出高效的抗GBM功效，且具有良好的生物相容性和較低的毒副作用，中位存活時間提高近三倍。因此，與類似的靶向配體修飾的響應性納米系統相比，ARNGs@TMZ/ICG更有效地抑制了原位GBM，如圖4所示。

圖4.基于ARNGs@TMZ/ICG高效抑制原位GBM。

總體來說，這項研究表明基于PDDA的近紅外可激活納米凝膠不僅具有作為治療惡性膠質母細胞瘤的潛在治療平臺的優勢，而且為設計精確可控的納米載體實現原位腫瘤的高效治療鋪平了道路。

河南大學生命科學學院博士生張東亞和華中科技大學生命科學與技術學院田斯丹博士為論文共同第一作者，華中科技大學生命科學與技術學院羅亮教授、河南大學生命科學學院師冰洋教授和鄒艷教授為論文共同通訊作者。華中科技大學生命學院楊祥良教授，河南大學生命科學學院鄭蒙教授和韓國國家癌癥中心研究所特定器官癌癥分部的Jong Bae Park教授為本論文的研究工作提供了重要的指導和幫助。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金和河南省高校科技創新人才計劃的資助。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34462-8

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（責任編輯：xu）

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