中科院上药所Nano Lett.：靶向智能释药治疗乳腺癌肺转移

【引言】

癌细胞转移是导致癌症死亡的主要原因，在临床上极难治疗。治疗转移瘤最大问题是药物递送到转移部位的效率差。此外，在具有数百万侵略性癌细胞的转移过程中，其脉管系统弯曲且静水压力升高，导致抗癌药物难以渗透。纳米颗粒表现出的增强性渗透和保留（EPR）效应能将药物靶向递送至血管从而达到治疗功效，这说明纳米颗粒有治疗癌症转移的巨大潜力。然而，由于微转移中有限的EPR效应和渗透性，仅仅用纳米药物治疗转移是不够的。为改善侵袭和转移性肿瘤的治疗效果，仿生策略在药物递送应用中引起更多关注。在乳腺癌肺转移期间，炎性单核细胞可以优先募集到微小转移灶，然后分化成成熟巨噬细胞，促进转移瘤的建立。单核细胞独特的能力使得它们成为肺转移主动靶向良好的药物递送载体。因此基于该细胞构建一种智能的仿生药物递送平台治疗转移性肿瘤是一种新的思路。

【成果简介】

近日，中国科学院上海药物研究所李亚平教授和张志文研究员（共同通讯作者）在杂志Nano Letters发表了题为"Inflammatory Monocytes Loading Protease-Sensitive Nanoparticles Enable Lung Metastasis Targeting and Intelligent Drug Release for Anti-Metastasis Therapy"的文章。该研究用单核细胞装载豆荚蛋白激活的纳米颗粒实现主动靶向肺转移并启动转移特异性智能药物释放用于转移瘤治疗。研究利用单核细胞的特性，有效地将药物递送到难以渗透的微小转移灶，实现高达77.8%乳腺癌肺转移抑制率，这种智能的仿生药物递送平台为转移瘤的治疗提供了一种有效的手段。

【图文导读】

图1. 单核细胞递送系统（M-SMNs）的制备与表征

A：M-SMNs的制备过程和转移处诱发M-SMNs释药的示意图；

B：M-SMNs的TEM图（是否有豆荚蛋白），标尺200nm；

C：不同豆荚蛋白浓度下，纳米颗粒（SMNs）的药物释放柱状图，*p<0.05，**p<0.01；

D：单核细胞和分化巨噬细胞的表型分析； 

E：单核细胞和巨噬细胞中豆荚蛋白表达的蛋白印迹分析；

F：通过细胞活性检测，在游离单核细胞和M-SMNs中广泛检测到绿色荧光信号。使用转移性4T1乳腺癌细胞的条件培养基模拟转移微环境，24 h后，在M-SMNs中观察到红色荧光信号，表明基于活细胞的输送系统受到很大的损害；

G：M-SMNs形成的LCSM图，标尺10μm，SMN通过物理夹带用尼罗红进行荧光标记，细胞核用Hoechst 33342染色进行标记；

H：活化的M-SMNs释放的细胞微泡或游离药物分子的百分比；

I：活化的M-SMNs释放的细胞微泡的FE-TEM图，标尺200nm。

图2. M-SMNs对转移性4T1细胞增殖的抑制作用

A：用4T1细胞分别处理单核细胞、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个细胞/孔)48小时后，4T1细胞的活性测试；

B：每组的4T1细胞的实时增殖谱，用RTCA DP系统监测；

C：活化的M-SMNs、细胞微泡颗粒和上清液中4T1细胞的细胞活力指数，在处理的初始时间点和24小时记录细胞活力指数，*p <0.05，**p <0.01，没有进行任何处理的4T1细胞作为阴性对照。

图3. M-SMNs对转移性4T1细胞的迁移和侵袭活性的抑制作用

A：通过trans-well膜的迁移或侵袭细胞的照片（孔径8.0μm），图像中的紫色区域的细胞簇为迁移或入侵的细胞；

B-C：迁移率和侵袭率，** p <0.01。分别用单核细胞、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个细胞/孔）培育4T1细胞，然后收集细胞用于迁移和侵袭的测定。

图4. M-SMNs对乳腺癌肺转移的体内靶向

A：DiR标记的单核细胞和M-SMNs在肺转移性乳腺癌模型中的体内分布；

B：单核细胞和M-SMNs对乳腺癌肺转移的特异性靶向检测。给每只肺转移性乳腺癌小鼠注射单核细胞和M-SMNs 1×10⁶个，并在注射4小时后进行肺部LCSM检测，单核细胞和M-SMNs用DiI标记。标尺100μm。

图5. M-SMNs对乳腺癌肺转移的体内治疗效果

A：分别用美登素衍生物、SMNs、单核细胞和M-SMNs处理的小鼠的肺组织的图像，生理盐水为对照组。 肺中的白点为转移性结节；

B：通过H＆E染色进行各组肺转移灶的组织学检查，标尺200μm；

C：每组的视检转移性结节的数量，*p <0.05；

D：各种样品对肺转移的抑制率（n = 5），*p <0.05。

【小结】
该研究成功构建了一种仿生的智能纳米释药系统，利用炎性单核细胞的生物特性加载豆荚蛋白响应性的纳米粒子，既克服了转移瘤的生物屏障又实现了靶向释药，很好地达到了靶向和治疗乳腺癌肺转移的目的，这为肿瘤转移的治疗开辟了新的道路。

文献链接：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.

本文由材料人编辑部许城秀编译，周梦青审核，点我加入材料人编辑部。

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