Nature Nanotech.: 控制多级药物释放速率，攻克纳米药物靶向淋巴结难题！
首先我们来了解下淋巴结
有组织的淋巴细胞聚集在淋巴结（lymph nodes，LNs）中，其中人类中存在有数百种，占人体总淋巴细胞总数的很大一部分。因此，LNs是治疗各种未满足的临床需求的有吸引力的治疗靶标。然而，由于LNs的性质和解剖结构，通过施用游离药物或通过常规制剂难以在这些组织中实现高浓度的治疗剂。原则上，靶向LN的药物输送工具可以提高LN输送的效率，从而降低总剂量，并降低脱靶效应和毒性。
LN的解剖学和微观结构组织是支持适应性免疫应答的细胞内信号传导的紧密协调的重要贡献者。淋巴管是抗原呈递细胞流向局部引流淋巴结（dLNs）以介导LN副皮质内的T细胞引发的通道。载有抗原、细胞因子和或病原体的间质液也通过淋巴管作为淋巴液从外周组织转运至LNs，其快速时间尺度有助于加速启动B细胞和诱发T细胞帮助。这些现象是由溶质流体动力学大小对周围组织保留与间质运输的相反影响所调节的。因此，经由这些淋巴转运机制的LN递送特别容易，避免了小分子的快速清除进入循环以及避免大颗粒在组织细胞外基质内的捕获。
另一方面，LN网状网络限制淋巴溶质进入皮质实质。这不仅在保持淋巴细胞微环境的naive状态方面是重要的，而且还可以保护其免受各种可能对皮质内发生的免疫反应产生不利影响的免疫原性分子的侵害。这种排除屏障也是高度尺寸依赖性的：70kDa或更大的颗粒和溶质受到包膜下窦（SCS）的LN导管和皮质的限制，小于70kDa的分子可以进入导管，并且较低分子量的溶质从额外的导管空间是渐变性排除而不是绝对排除。
因此，淋巴结药物递送面临着大分子或纳米颗粒会被淋巴细胞摄取，但同时不能进入淋巴结内的较小导管，因此不能进入大多数淋巴结细胞。
成果简介：
有鉴于此，启发于颗粒抗原的运输途径，佐治亚理工学院Susan Napier Thomas和M. G. Finn等人描述了一种两阶段递送系统（合成的纳米粒子载体系统），以最大限度地将药物输送到淋巴结和淋巴结内的免疫细胞，该载体可以以不同的速率释放其有效载荷，从而改变对LN结构的访问并调整在感兴趣的部位递送的货物量。相关成果于6月10日发表在Nature Nanotechnology上。
整体过程：
两阶段方法：将直径约27 nm的纳米颗粒在皮内注射后优先进入淋巴管（因此引流淋巴结）。然后，通过在细胞摄取之前通过程序释放有效载荷，可以更深地进入引流淋巴结。作者将硫醇反应性7-氧杂降冰片二烯（OND）连接子结合至硫醇化的聚（硫化丙烯）纳米颗粒。OND连接子（1 Dn – 5 Dn） 通过逆Diels-Alder反应片段化，从而可编程半衰期从几小时到几天不等。然后释放的货物可深入到引流淋巴结，以进入皮质和副皮质中的免疫细胞。
图|两阶段递送至淋巴结驻留免疫细胞
图 | NP-OND的制备和特性
可调谐性：
为了探索在编程替代释放曲线时该机制的潜在范围，研究了相同的含硫醇的NP与混合物。研究表明，对于其他粒子和直接与纳米粒子核心或表面共轭的荧光团，也观察到了类似的效果，证明了该应用的显著可调谐性。
图|本文使用的OND（1-4 Dn）和（5-Dn）亲电试剂，荧光团和药物结构式
效果提高几个数量级
通过基于两阶段NP的方法，靶细胞的数量提高了几个数量级：T细胞从几百个增加到几万个；B细胞从几千个增加到几十万个；DC从几百个增加到几千个。这些改进对应于位于靶向LN内的相应细胞亚型的10％，60％和50％。因此，LN巨噬细胞的靶向性与大小无关，而T、B淋巴细胞和DCs最好是通过小分子扩散到组织中，在本文中，由于携带的NP在淋巴内“掉下”而大大提高了效率，大概是在被LN屏障细胞摄取之前。
图|递送货物的增加
可增强佐剂的免疫治疗效果
结合释放实验，作者通过具有中等释放半衰期的OND连接子，将巯基封端的CpG寡核苷酸（toll样受体9（TLR9）配体）与纳米颗粒缀合，证明了两步法的治疗优势。在皮内注射偶联CpG寡核苷酸的纳米颗粒后，在引流淋巴结中发现更多表达TLR9的T细胞、B细胞和DC，这是不能通过单独施用CpG或通过二硫键缀合的CpG来实现的。在小鼠淋巴瘤的EL4模型中，其中继发性肿瘤在引流淋巴结中发展，该平台的皮内给药导致引流淋巴结和原发性肿瘤中的肿瘤负荷减少。
图|NP-OND可增强佐剂的免疫治疗效果
小结：
随着通过免疫调节来预防和治疗疾病的努力不断增加，将治疗药物和疫苗输送到淋巴结和淋巴结内特定细胞群的机制将变得越来越重要。本文深入了解释放动力学对靶向淋巴结的货物的空间和细胞分布的影响。在肿瘤药物靶向的背景下，已经广泛探索了靶向和释放特定细胞群内货物的策略，但是迄今为止，在淋巴结中的评估还不够可靠。
目前，依然存在一些问题。例如：
1）从OND连接体的释放是在接合点开始的，因此，纳米颗粒必须在形成后不久就得使用。
2）对于临床转化，需要确定在给药前或理想情况下特别是在淋巴结内引发货物释放的触发因素，以提高稳定性并控制释放的部位和时间。
3）个别疾病状态可能还需要量身定制的释放模式，以便能够访问适当的靶细胞。
4）还已知不同的载体（例如，纳米颗粒，树状聚合物，脂质体，蛋白质或脂蛋白）在淋巴结内显示出不同的分布，因此，释放机制将必须适应特定的纳米颗粒设计。
5）此外，局部皮内给药仅提供至下游引流淋巴结的通路，但是在与多个淋巴结或不能通过注射达到的淋巴结相关的疾病中，递送将更具挑战性。但是，临床转化是可见的，因为跨物种的淋巴引流过程和淋巴结结构似乎相似。
参考文献：
1.Schudel, A., et al. Programmable multistage drug delivery to lymph nodes. Nat.Nanotechnol. (2020).
https://doi.org/10.1038/s41565-020-0679-4
2.Porter, C.J.H., Trevaskis, N.L. Targeting immune cells within lymph nodes. Nat.Nanotechnol. (2020).
https://doi.org/10.1038/s41565-020-0663-z