纳米粒搭便车，两次治疗就能完全根除小鼠体内肿瘤

　　癌症的发生和发展通常与慢性炎症有关，某些癌症治疗方法已被证明可以引起急性炎症。一旦引发炎症，中性粒细胞就是关键的细胞类型，它能够主动归巢到组织损伤或感染的部位，沿着趋化因子的浓度梯度，穿过内皮衬里，深入非血管区域，这一过程称为趋化作用。因此，中性粒细胞被用作药物或NPs的“自身宿主”天然载体，用于纳米介导治疗。

　　利用中性粒细胞运输NPs的前提是构建NP-中性粒细胞复合体，目前有两种截然不同的策略。第一种是在体外将NPs组装进中性粒细胞中，第二种是使用NPs在原位（即血液循环期间）搭便车中性粒细胞。在实际应用中，前者由于中性粒细胞寿命短（~7h）、货物过早细胞内降解、成本高、收获的细胞数量不足，以及体外污染的风险而降低了细胞存活率。原位搭便车策略更有利于临床实践，合理设计与中性粒细胞高度结合的纳米颗粒非常有必要。

　　成果简介

　　有鉴于此，中国科学技术大学王育才等人提出了一种利用模拟病原体的纳米类病原体（NPNs）搭便车循环中性粒细胞的策略。

　　亮点：

　　 1.模拟病原体的概念源于自然界中中性粒细胞对抗入侵病原体（如细菌、真菌和病毒）的方式，众所周知，中性粒细胞通过识别病原体相关分子模式（PAMPs）来感知和摄取病原体。通过用细菌分泌的外膜小泡（OMV）包裹NPs，将能够创造出具有类似病理活动的母菌的纳米级模拟物。

　　2. 由于合成的NPNs是不可复制的，与活的或弱化的细菌相比，潜在的毒性问题也可能更少。

　　3. PTT在肿瘤中创造炎症环境，产生趋化因子刺激中性粒细胞的产生和激活，并将肿瘤部位告知中性粒细胞。

　　4. 模拟病原体的NPNs通过中性粒细胞上的模式识别受体（PRR）识别NPNs上的PAMPs，从而搭便车循环中性粒细胞，并能克服生物障碍，主动聚集于肿瘤部位。

　　5. NPNs一旦进入肿瘤组织，在形成NETs的过程中，随着质膜的破坏，NPNs从中性粒细胞中释放出来，并被肿瘤细胞内化，发挥抗肿瘤作用。

图1. 示意图

　　为什么将NPNs与PTT联合？

　　肿瘤组织中的热产生可以自然地创造一个急性炎症环境，使NPNs从血液循环中招募中性粒细胞。此外，已知PTT由于肿瘤组织中的浅光穿透深度未完全根除微肿瘤而导致肿瘤复发。因此，开发综合治疗方法以补充PTT的疗效具有重要意义。

　　要点一：中性粒细胞对肿瘤（PTT治疗后）的趋化作用

　　温和的PTT诱导的肿瘤浸润性中性粒细胞从血液中快速募集。另外，随着肿瘤大小的增加，肿瘤对中性粒细胞的募集效率降低，这种现象可能是由于近红外（NIR）对较大肿瘤的组织穿透力不足，此外，较大肿瘤中心的血管充血和闭塞也可能阻碍中性粒细胞的募集。

　　中性粒细胞沿着趋化因子CXCL1和MIP-2的梯度迁移到PTT治疗的肿瘤中，与肿瘤和PTT换能器的类型无关。

图2. PTT引起肿瘤炎症微环境并诱导中性粒细胞浸润

　　要点二：PTT治疗的肿瘤招募过继转移的中性粒细胞

　　使用过继转移的中性粒细胞进一步研究了PTT治疗肿瘤的中性粒细胞募集情况，结果证实了PTT诱导的炎症能够以一种治疗特异性的方式将中性粒细胞招募到肿瘤中。

图3. PTT创造的肿瘤炎症微环境招募过继转移的中性粒细胞

　　要点三：趋化作用介导的中性粒细胞转运克服药物递送中的生物障碍

　　研究了中性粒细胞对肿瘤的趋化作用是否可以通过特异性靶向病变部位和在间质中的主动转运来克服某些生物药物递送障碍，在扩大的I区，中性粒细胞在血管中移动较慢，偶尔会粘附在血管壁上，其形态从椭圆形变为不规则形状，在扩大的II区，中性粒细胞变形为细长的形状便于它们在小毛细血管中移动，从而使其在整个组织中均匀分布。此外，血管上的中性粒细胞拉长并挤过内皮细胞进入间质，这在几分钟内完成。因此，PTT治疗的肿瘤中从间质基质到血液的趋化因子梯度将使中性粒细胞克服传统药物输送中遇到的生物障碍。

图4. 中性粒细胞克服生物障碍

　　模拟病原体的NPNs是否可以特异性地搭便车循环中性粒细胞？

　　从大肠杆菌（E.coli）中收集OMVs，将OMVs包覆在PEG-b-PLGA胶束NPs上，通过200nm的孔膜重复挤压制备NPNs，NPNs在生物环境中是稳定的。

图5. 模拟病原体的NPNs搭便车循环中性粒细胞

　　要点一：NPNs搭便车循环中性粒细胞

　　将Dio标记的NPs和NPNs静脉注射到PTT治疗的EMT6荷瘤小鼠体内。结果表明，中性粒细胞内分布的NPNs较多，血液中主要免疫细胞类型的仔细分析显示，中性粒细胞内化了NPNs总数的83.4%，而单核细胞、T细胞、B细胞和NK细胞分别内化了9.6%、2.6%、3.3%和1.1%。

　　要点二：在PTT治疗的肿瘤中，NPNs随着中性粒细胞的募集而积聚

　　中性粒细胞摄取的NPNs的数量高于NPs，PTT后中性粒细胞搭便车NPNs的肿瘤靶向能力甚至高于基于EPR效应的PEG-b-PLGA NPs，大多数模拟病原体的NPNs可以被血液中的中性粒细胞摄取，然后随着中性粒细胞的募集有效地输送到PTT治疗的肿瘤中。

　　要点三：炎症条件下装载的货物从中性粒细胞转移到肿瘤细胞

　　评估在PTT引起的炎症条件下，装载的货物是否可以从中性粒细胞中释放出来，并转移到肿瘤细胞中。用含有100 nM佛波酯（PMA）的培养基模拟炎症条件。经PMA处理的中性粒细胞显示明显的中性粒细胞胞外网状陷阱（NETs）形成，这表明中性粒细胞质膜解体，可能导致封装的货物释放。

　　体内实验进一步证实，在PTT诱导的炎症条件下，中性粒细胞在NETs形成的驱动下，释放被封装的NPs，然后被EMT6肿瘤细胞内吞。

图6. 肿瘤细胞内化中性粒细胞释放的NPs

　　PTT联合NPNs@Pt的治疗效果有多惊人？

　　研究了PTT联合中性粒细胞介导的化疗对EMT6荷瘤小鼠的抗肿瘤作用，小鼠接受PTT治疗后再注射化疗剂，与单纯的PTT、PTT联合顺铂、PTT联合NPs@Pt相比，PTT联合NPNs@Pt的治疗效果最好。联合疗法优越的抗肿瘤治疗效果归功于中性粒细胞介导的药物递送。PTT联合NPNs@Pt一次治疗可显著抑制肿瘤生长，两次治疗能够完全根除小鼠肿瘤。

图7. PTT和NPNs@Pt两次治疗完全根除肿瘤

　　小结：

　　PTT只是适度地延缓了肿瘤的生长。通常情况下，PTT中有限的光穿透导致肿瘤组织内热量分布不均，不能完全根除整个肿瘤，从而导致致命性肿瘤复发和治疗后转移。王育才等人开发的这种模拟病原体的NPNs系统来原位搭便车循环中性粒细胞，将PTT和NPNs@Pt联合治疗，可彻底根除所有治疗小鼠的肿瘤。该方法也为改善纳米药物的输送和肿瘤治疗提供了新思路。