浙大黄品同教授、申有青教授团队《Adv. Mater.》：超声空化清除蛋白冠屏障重启纳米药物主动靶向高效治疗实体瘤

点击上方“蓝字” 一键订阅

配体-受体识别介导的主动靶向纳米药物是公认最有希望用于提高肿瘤化疗药物临床疗效的策略，其能够通过特异性配体-受体识别介导胞吞转运途径跨细胞运输，实现纳米药物高效递送至深部实体肿瘤组织。国内外众多医药研发机构已经开展了大量临床试验，然而截至目前，所有临床试验的主动靶向纳米药物均以失败而告终。究其失败原因，一方面由于临床肿瘤异质性太强，极大影响靶向反应率；另一主要方面由于配体（包含抗体、多肽、脂蛋白、多糖类及其他内源性分子）修饰的纳米药物进入血液循环之后，会快速吸附血浆中各类蛋白，在纳米药物表面形成蛋白冠，而蛋白冠能明显将配体遮蔽，使其不能与肿瘤组织中的特异性受体识别，从而导致纳米药物彻底失去靶向性。 因此，如何解决主动靶向纳米药物在递送肿瘤过程中的蛋白冠屏障以恢复主动靶向性是抗肿瘤纳米药物研究中需要解决的难题。

近日，浙江大学黄品同教授和申有青教授团队研发了一种超声空化级联主动胞吞转运的液气相变型药脂一体化脂质体（LPGL），其能够在超声波辐照下，液气相变重新自组装，剥离蛋白冠，恢复配体-受体识别介导的主动靶向性，增强纳米药物的肿瘤富集和深部渗透，普适高效治疗肝癌和胰腺癌。LPGL由肿瘤新生血管靶向肽（cRGD或 NGR为例）修饰的二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇、二棕榈酰磷脂酰胆碱、二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇和反油酸吉西他滨前药（CP4126，既是脂质膜组分又是抗肿瘤前药）脂质材料组成，并荷载全氟戊烷液滴（图1A）。LPGL经静脉注射进入血液循环后，在血液输送过程中会吸附各类蛋白、形成蛋白冠包裹的LPGL。当LPGL被运输到达肿瘤新生血管部位时，在超声波辐照刺激下，全氟戊烷发生液气相变，LPGL由纳米脂质液滴状态转变为脂质微泡状态；在持续的空化效应下，LPGL脂质微泡发生破裂，脂质膜碎片快速重新自组装为更小粒径状态的LPGL纳米脂质体；伴随此过程中，LPGL表面的蛋白冠被剥离，暴露表面的靶向配体，重新特异性识别肿瘤新生血管内皮细胞表面高表达的受体，启动主动胞吞转运作用，完成跨血管内皮细胞运输，增强LPGL肿瘤靶向富集；随后，LPGL经过连续的胞吞转运作用跨肿瘤细胞主动运输到肿瘤实质，实现肿瘤深部渗透递药；胞吞进入肿瘤细胞内的前药CP4126经酯酶水解激活逐渐释放出吉西他滨，发挥强大的抗肿瘤作用（图1B）。

图1. LPGL的构建和靶向递药机制示意图。图中实例配体为cRGD（序列Cys-Arg-Gly-Asp-Lys-Gly-Pro-Asp-Cys，靶向识别integrin αvβ3 受体）或NGR（序列Gly-Gly-Cys-Asn-Gly-Arg-Cys，靶向识别aminopeptidase-N  CD13受体）。

实验结果显示：cRGD或NGR修饰的脂质体在血浆中能迅速吸附多达300种各类蛋白，形成稳固的蛋白冠屏障，使其在Tanswell多层细胞模型和3D肿瘤球模型中失去与相应受体结合的能力。经超声波辐照（功率2 W/cm²、频率3 MHz、占空比 50%），只有液气相变型配体修饰的脂质体LPGL能够显著恢复与相应受体特异性识别的能力，快速实现细胞内化和跨细胞转运。经HPLC-MS和凝胶电泳分析，血浆中孵育的LPGL经超声波辐照后，其表面超过90%含量的蛋白冠组分被有效清除，与无血浆环境中孵育的LPGL相比，在细胞摄取内化、跨细胞转运、肿瘤球渗透能力等方面均无显著性差异。在动物肿瘤模型中，经超声波辐照后，LPGL具有优异的肿瘤靶向富集和深部渗透递药特性；在胰腺癌肿瘤血管实时渗透实验中，LPGL快速从肿瘤新生血管腔弥漫进入肿瘤外围并不断深部渗透肿瘤实质，并且肿瘤血管内皮细胞上分布大量的用于跨细胞转运的胞膜窖/囊泡，证实超声空化能够恢复LPGL配体-受体识别介导胞吞转运作用。在人源性胰腺癌和肝癌实体瘤动物模型治疗实验中，LPGL均能高效抑制肿瘤生长，多达50%的荷瘤小鼠能够被完全治愈，显著优于化疗药物吉西他滨和各种脂质体的抗肿瘤效果。

该研究针对肿瘤靶向纳米药物在血液循环形成的蛋白冠屏障难题，提出超声空化消除蛋白冠恢复配体-受体识别介导的胞吞转运主动靶向策略，显著增强纳米药物的肿瘤靶向富集和深部渗透，对胰腺癌和肝癌等实体瘤具有优良的治疗效果；该研究也进一步推动了肿瘤靶向纳米药物的设计研发和临床转化。该研究成果以“Unraveling Plasma Protein Corona by Ultrasonic Cavitation Augments Active-Transporting of Liposome in Solid Tumor”为题在线发表于国际权威期刊《Advanced Materials》。浙江大学医学院黄品同教授、化学工程与生物工程学院申有青教授、周珠贤教授为文章共同通讯作者，团队成员王国伟研究员为文章第一作者。该工作得到国家自然科学基金（No. 82030048, 82102191, 21875211, 52073249, 51833008,  82001818）等项目的资助。

参考文献：Guowei Wang, Yifan Jiang, Junjun Xu, Jiaxin Shen, Tao Lin, Jifan Chen, Weidong Fei, Yating Qin, Zhuxian Zhou, Youqing Shen, and Pintong Huang. Unraveling Plasma Protein Corona by Ultrasonic Cavitation Augments Active-Transporting of Liposome in Solid Tumor, 2022, 202207271. 

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202207271

相关进展

浙江大学黄品同教授和申有青教授团队AFM：首个超声空化级联胞吞转运的相变脂质体，普适高效治疗低渗透性肿瘤
浙大申有青教授课题组《Nat. Biomed. Eng.》：具有细胞膜亲和性的聚两性离子增强肿瘤渗透力和延长血液循环、提高疗效

高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至[e-mail]，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群，请先加审核微信号PolymerChina（或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。

点

这里“阅读原文”，查看更多