傳統(tǒng)抗癌策略（例如化學療法和放射療法）伴隨著功效和不良副作用的長期存在的問題，迫切要求探索和開發(fā)新的高性能方法。近來，光熱療法（PTT）由于其最小的侵襲性，時空精確度，可復(fù)制的活性，對耐藥性的忽略不計以及僅限于目標區(qū)域的光毒性的特殊優(yōu)勢而受到越來越多的關(guān)注?？紤]到較低的生物毒性和較高的組織穿透深度，近紅外光（NIR）始終用于PTT治療?？梢酝ㄟ^光敏劑（如吲哚菁綠，金納米棒和硫化銅）通過振動松弛，表面等離振子共振或晶格結(jié)構(gòu)將光能轉(zhuǎn)換為熱，并且可以在腫瘤部位有效地產(chǎn)生高熱殺死腫瘤細胞。
為了改善光敏劑在腫瘤部位的蓄積，已開發(fā)出許多類型的納米級載體，以利用腫瘤血管異常開口和缺陷引起的隨機泄漏的增強的滲透性和保留作用。靶向配體的進一步功能化使得這些納米載體能夠進一步賦予對腫瘤細胞的活性親和力，從而提供了優(yōu)化抗癌潛能的潛力。
盡管有前途，基于納米載體的PTT仍然面臨一系列關(guān)鍵問題。例如，當前的主動靶向方法高度依賴于成功鑒定在腫瘤細胞上特異性表達的受體。不幸的是，癌癥異質(zhì)性，特別是在腫瘤發(fā)展過程中和/或在不同腫瘤和患者之間這些受體的不穩(wěn)定和非均質(zhì)表達，大大損害了靶向效率。此外，納米載體在腫瘤內(nèi)的滲透受到緊密的細胞外基質(zhì)及其相關(guān)的異常高的組織間隙壓力的限制。因此，在大多數(shù)情況下，完全消融大腫瘤非常困難。因此，為了改進這些方法，至關(guān)重要的是開發(fā)新的基于PTT的藥物，這些藥物應(yīng)可靠地富集并滲透到腫瘤部位，并通過累加甚至協(xié)同作用顯示出更高的治療功效。
最近，血小板（PLT）已通過多種機制用作有效的抗癌載體，例如血管內(nèi)皮粘附，手術(shù)損傷引起的聚集以及活化后分泌的納米級囊泡。PLT用于通過血管粘附實現(xiàn)抗體向腫瘤的靶向遞送，從而抑制了腫瘤的生長。在PTT方面，最近的研究表明，體溫過高可以誘導(dǎo)腫瘤細胞釋放抗原。這種反應(yīng)不僅揭示了PTT潛在機制與免疫激活之間的內(nèi)在聯(lián)系，而且還鼓勵將PTT與免疫療法相結(jié)合以改善抗癌治療。
受這些基于PLT的藥物遞送以及PTT與免疫療法協(xié)同機制的研究的啟發(fā)，中國科學院過程工程研究所生化工程國家重點實驗室馬光輝課題組報告了仿生PLT庫用于聯(lián)合癌癥治療的發(fā)展。在此結(jié)構(gòu)中，將嵌段共聚物萘二酰亞胺-聯(lián)噻吩衍生物（NDI-BT）設(shè)計為光熱材料，然后合成光熱納米顆粒（N）并將其與免疫刺激劑R837鹽酸鹽（R）一起整合到PLT中，構(gòu)造工程化的PLT（N + R @ PLT）。靜脈注射后，N + R @ PLTs在血液中起循環(huán)前哨的作用，并對血管損傷具有敏感的反應(yīng)。由于腫瘤組織附近的血管內(nèi)皮細胞之間的連接總是被缺陷所削弱，因此一部分N + R @ PLT可以充當矛頭來引發(fā)這些血管內(nèi)皮細胞的粘附，從而最初將N + R貨物轉(zhuǎn)運至血管內(nèi)皮細胞。
用NIR照射后，局部熱療會導(dǎo)致急性血管損傷，隨后引起聚集級聯(lián)反應(yīng)，從而在腫瘤血管處形成阻塞。在這方面，有可能以更多依賴反饋的方式招募更多增強型PLT，從而使N + R貨物的進一步積累能夠就地形成。隨后，在這些激活的PLT上進一步從質(zhì)膜上產(chǎn)生納米級前血小板（nPLT），這些前血小板將貨物轉(zhuǎn)移到深部腫瘤組織中，擴大了侵襲面積。PTT誘發(fā)腫瘤消融后，釋放的腫瘤相關(guān)抗原的免疫原性會誘導(dǎo)人體對殘留，轉(zhuǎn)移性和復(fù)發(fā)性腫瘤的免疫應(yīng)答。在免疫刺激劑R的幫助下，這種作用得到了顯著改善。
該研究系統(tǒng)地驗證了PLTs的上述優(yōu)點以及N和R在體內(nèi)的協(xié)同作用，并在9種不同的小鼠模型中證明了有效的治療作用。最值得注意的是，該研究還證明了在基于人源化小鼠和患者源性腫瘤異種移植物（PDX）的復(fù)雜模型中，使用人PLT（hPLTs）的N + R @ hPLT arsenal的功效。總之，這些結(jié)果顯示了在高性能和抗癌聯(lián)合療法中使用仿生PLT平臺的巨大前景。
基本信息
題目：Near-infrared light–triggered platelet arsenal for combined photothermal-immunotherapy against cancer
期刊：science advances
影響因子：13.1159
PMID：33771861
通訊作者：馬光輝
作者單位：中國科學院過程工程研究所生化工程國家重點實驗室
索萊寶合作產(chǎn)品：
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產(chǎn)品名稱 |
產(chǎn)品貨號 |
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Mouse TNF-α ELISA KIT |
SEKM-0034 |
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Mouse IL-6 ELISA KIT |
SEKM-0007 |
摘 要
為了解決腫瘤治療中長期存在的腫瘤滲透和靶向性問題，作者開發(fā)了一種基于抗癌血小板的仿生制劑（N+R@PLTs）將光熱納米顆粒（N）和免疫刺激劑（R）整合到血小板（PLTs）中。利用血小板的聚集特性和較高的光熱容量，N+R@PLTs 通過靶向有缺陷的腫瘤血管內(nèi)皮細胞，在局部熱療引起的急性血管損傷部位以正反饋聚集級聯(lián)的形式聚集，起到武器庫的作用，隨后分泌納米級血小板（nPLTs）將活性成分運送到腫瘤組織深處。免疫刺激劑增強了消融腫瘤釋放的抗原的免疫原性，從而誘導(dǎo)了對攻擊殘留，轉(zhuǎn)移性和復(fù)發(fā)性腫瘤的更強的免疫反應(yīng)。通過低功率近紅外光照射激活后，光熱和免疫成分協(xié)同作用，在九種模擬一系列臨床要求的小鼠模型中發(fā)揮了極高的治療功效，最值得注意的是，該研究還證明了在基于人源化小鼠和患者源性腫瘤異種移植物（PDX）的復(fù)雜模型中，使用人PLT（hPLTs）的N + R @ hPLT arsenal的功效最為顯著。
研究內(nèi)容及結(jié)果
1.光熱聚合物納米粒子的合成
為了構(gòu)建目標仿生N+R@PLT平臺，作者制備了具有高光熱轉(zhuǎn)換效率的納米粒子（圖1A）。通過Suzuki反應(yīng)[數(shù)-平均分子量（Mn）=163473；圖S2A]。將這種位于疏水核中的光熱共聚物和雙硬脂酰磷酸乙醇胺（DSPE）-PEG的親水聚乙二醇（PEG）段通過典型的共沉淀策略裝飾表面構(gòu)建了雜化納米顆粒。所得納米顆粒呈明確的球形，平均水動力直徑約為50nm，具有明顯的單分散性和表面負電荷（圖1B和圖S2、B和C）。此外，納米顆粒對正常細胞的細胞毒性很小。確保了在體內(nèi)給藥的安全性（圖S3、A和B）。
納米顆粒具有高度一致的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性。此外，在水介質(zhì)中，這些納米粒子產(chǎn)生明確的光聲信號，其強度與納米粒子濃度呈完美的線性關(guān)系（圖1E），這意味著它們具有在體內(nèi)引導(dǎo)光聲成像的潛力。
2.N+R@PLTs的結(jié)構(gòu)與特征
為了使光熱納米顆粒功能化，使其具有額外的PLT反應(yīng)性和免疫原性，納米顆粒被生物素修飾，而PLT膜上的CD42a被親和素標記的抗CD42a抗體預(yù)處理。作者通過細胞切片透射電鏡（TEM）成像檢測PLT內(nèi)部的納米顆粒來驗證CD42a分子可以促進納米顆粒內(nèi)化為PLT（圖1F中的黃色箭頭，與圖S3C中的PLT相比）。在內(nèi)化過程中，還引入了均勻分散在培養(yǎng)基中的免疫刺激劑R837鹽酸，使得超分辨率PLT圖像中同時存在N和R信號（圖1G）。大約60個納米顆粒和480萬個R837鹽酸鹽分子被加載到每個PLT中（圖S2E）。這種內(nèi)化幾乎沒有影響PLT的大小和表面電荷，忠實地保留了光熱光譜屬性（圖S2、C、F和圖1H和I）。關(guān)于PLT生理學，紅細胞與PLTs孵化后，沒有觀察到明顯的溶血（圖S3，D和E），說明其具有良好的生物相容性。此外，通過流式細胞儀（FCM）（圖1J）和熒光成像策略（圖S3F）評價N+R@PLTs激活后的聚集行為。而且作者發(fā)現(xiàn)，在二磷酸腺苷處理的N@PLT和N+R@PLT樣品均顯示出明顯的聚集信號增加。這一發(fā)現(xiàn)與天然PLTs的特性反應(yīng)性高度一致，說明PLTs在加載光熱納米顆粒和免疫刺激分子后仍保持其自然響應(yīng)功能。
TEM圖像進一步證明了這種反應(yīng)性（圖1K，左），顯示靜息態(tài)N+R@PLTs是圓形的，沒有明顯的偽足，而活動態(tài)N+R@PLTs變得更加樹枝狀和膨脹，類似于天然PLT。此外，激活導(dǎo)致生成豐富的nPLT，這也被TEM和掃描電鏡（圖1K，左插圖，和圖S3G）和FCM數(shù)據(jù)證實，顯示高PLT標記物CD62P表達的納米小泡信號增加（圖1K，中）。在nPLTs中，觀察到NDI-BT納米顆粒（N）（圖S3H）。同時，N和R的特征信號也在nPLTs中被識別出來（圖1K，右），這表明這兩種成分可以被nPLTs捕獲，以便進一步的轉(zhuǎn)運。
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