东华大学史向阳教授《J. Control. Release》:可注射水凝胶用于肿瘤相关巨噬细胞的复极化及肿瘤的饥饿/化动联合治疗
近日,东华大学史向阳教授团队与荷兰埃因霍芬理工大学Jan C. M. van Hest教授合作,利用一种简便的可注射原位凝胶化策略,将多种治疗试剂负载于凝胶网络中,实现了肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的复极化及肿瘤的饥饿/化动联合治疗。
此外据报道,肿瘤微环境中通常存在大量的肿瘤相关巨噬细胞(TAMs),由于致瘤信号分子的过度产生,TAMs主要表现为类似于M2型巨噬细胞的免疫抑制和促进肿瘤生长的功能,主导肿瘤的进展和转移,并会导致不良的预后。TAMs调节剂可以改变肿瘤微环境的功能方向,促进TAMs由促肿瘤的M2型转变为抑制肿瘤的M1表型,进而抑制肿瘤的进展。Fe3O4 NPs可以通过诱导与干扰素调节因子5(IRF5)途径相关的巨噬细胞发生表型转化,而Toll-样受体激动剂R848则主要通过激活核因子κB(NF-κB)信号通路使M2巨噬细胞极化为M1表型。
图1. 可注射多功能水凝胶用于肿瘤联合治疗的原理示意图(glucose oxidase (GOx)-conjugated polyacrylic acid-stabilized iron oxide nanoparticles,GPI NPs;polyacrylic acid-stabilized iron oxide nanoparticles,PI NPs)
研究团队还在荷瘤裸鼠模型中考察了瘤内成胶和瘤内分布情况。将Cy5-GPI NPs和不同ALG浓度(5、10、20 mg/mL)的Cy5-GPI@ALG溶液注射到肿瘤内部,分别在注射后6 h和第6 d,手术切除肿瘤、切片,并进行荧光成像。从图2C看到,在注射6 h后,Cy5-GPI NPs和一定浓度的GPI@ALG([ALG] = 5, 10 mg/mL)水凝胶可以均匀的分散在整个肿瘤组织中。而当ALG浓度为20 mg/mL时,形成的GPI@ALG水凝胶由于具有较高的模量和较差的流动性,无法扩散到整个肿瘤内部,如图3所示,GPI@ALG水凝胶的红色荧光主要集中在注射部位。因此,考虑到较好的成胶性能和均匀的瘤内分布情况,最终选择10 mg/mL的ALG浓度进行体外/体内治疗研究。
图2. 体内成胶性能和瘤内分布情况研究
图3. 瘤内注射Cy5-GPI@ALG溶液6 h后的肿瘤荧光切片([ALG] = 20 mg/mL)
图4. GOx、GPI和GPI@ALG水凝胶的催化活性评价(A-B);体外·OH的产生(C);细胞毒性及细胞吞噬性能研究(D-F)
图5. TAMs复极化性能研究
总之,本研究提供了一种简便有效的治疗策略,利用ALG溶液与Ca2+之间的络合作用转化成为水凝胶,将治疗性试剂递送并局限在肿瘤区域内,降低对正常组织的毒副作用,通过肿瘤饥饿治疗、增强化学动力学治疗和辅助TAMs复极化作用协同增强了抗肿瘤效果。
本文第一作者为东华大学的博士生肖婷婷、硕士生贾亮和埃因霍芬理工大学的博士生朱建志,通讯作者为史向阳教授和Jan C. M. van Hest教授。
本论文工作得到了国家自然基金委中德中心项目(GZ1505)、国家自然科学基金国际合作项目(81761148028)和荷兰教育、文化与科学部引力计划(024.001.035)的支持。(本通讯稿不标注为原创,方便不同的微信公众号转载)。
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