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山東大學(xué)崔基煒教授 Nano Today:原位中性粒細(xì)胞“搭便車”策略用于腫瘤術(shù)后化療-免疫聯(lián)合治療
2023-12-28  來(lái)源:高分子科技

  化療-免疫聯(lián)合治療是抑制腫瘤術(shù)后復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的重要治療方式,但是目前仍存在生物相容性不佳,靶向性差和副作用嚴(yán)重等問(wèn)題。因此,亟待發(fā)展一種能夠靶向腫瘤術(shù)后部位的遞送策略,提高藥物在腫瘤部位的富集量。腫瘤術(shù)后急性炎癥是術(shù)后部位的顯著特點(diǎn),可以募集大量中性粒細(xì)胞到達(dá)術(shù)后部位。因此,中性粒細(xì)胞是一種理想的術(shù)后部位藥物遞送工具。在過(guò)去的研究中,通常是把中性粒細(xì)胞提取出來(lái),體外進(jìn)行藥物分子負(fù)載,然后再回輸?shù)襟w內(nèi)。但是這種策略存在著中性粒細(xì)胞分離困難,壽命較短以及藥物負(fù)載過(guò)程復(fù)雜等問(wèn)題。


  基于以上研究背景,山東大學(xué)崔基煒教授課題組設(shè)計(jì)了一種在血液中原位靶向中性粒細(xì)胞“搭便車”的策略來(lái)實(shí)現(xiàn)化療藥DOXSTING激動(dòng)劑SR717在術(shù)后部位的靶向遞送。手術(shù)后,傷口部位大量分泌炎性因子募集中性粒細(xì)胞。隨后尾靜脈注射靶向中性粒細(xì)胞的納米藥物,中性粒細(xì)胞可以把納米藥物帶到腫瘤術(shù)后部位。遞送到腫瘤部位的DOX起到化療效果的同時(shí)誘發(fā)腫瘤部位產(chǎn)生免疫原性死亡(ICD),釋放特異性相關(guān)抗原,激活抗腫瘤免疫反應(yīng)。同時(shí),結(jié)合遞送到腫瘤部位的STING激動(dòng)劑,可進(jìn)一步增強(qiáng)腫瘤免疫治療效果(圖1)。



1原位中性粒細(xì)胞“搭便車”策略遞送DOXSR717的過(guò)程及化療-免疫聯(lián)合治療示意圖。


  研究者首先通過(guò)薄膜乳化法制備了脂質(zhì)體納米顆粒。靶向納米顆粒的制備是通過(guò)生物素和親和素的相互作用實(shí)現(xiàn)表面anti-Ly6G的修飾。脂質(zhì)體納米顆粒為球形結(jié)構(gòu),其尺寸大約為150 nm,zeta-15 mV左右2a-e)。隨后研究者對(duì)小鼠腫瘤部位的術(shù)后炎癥情況進(jìn)行了研究。從結(jié)果可以看出,術(shù)后4-10 h時(shí)血液中的中性粒細(xì)胞占比最高,是術(shù)后尾靜脈給藥的最佳時(shí)間窗口。術(shù)后腫瘤組織處在10-24 h時(shí)中性粒細(xì)胞積累的水平最高(2f-h)。流式細(xì)胞結(jié)果和腫瘤成像結(jié)果證實(shí)了所制備的脂質(zhì)體納米載體對(duì)中性粒細(xì)胞具有良好的靶向性,可實(shí)現(xiàn)納米藥物在術(shù)后炎癥部位的靶向遞送3)。



2. aTLipDTLipS脂質(zhì)體納米顆粒制備過(guò)程示意圖及構(gòu)筑單元的結(jié)構(gòu)式;LipD,LipSTLipDTLipS顆粒的(b)粒徑和cZeta電位;(dTLipD和(eTLipS顆粒的cryo-TEM圖片;(f)不同時(shí)間點(diǎn)血液中中性粒細(xì)胞的占比;(g)不同時(shí)間點(diǎn)腫瘤組織中中性粒細(xì)胞的占比;(h6 h, 12 h2h時(shí)腫瘤組織中中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)情況。



3.a)脂質(zhì)體在血液中原位靶向中性粒細(xì)胞及腫瘤組織術(shù)后靶向遞送驗(yàn)證圖;血液及腫瘤部位脂質(zhì)體納米顆粒靶向中性粒細(xì)胞的流式細(xì)胞分析圖b及定量統(tǒng)計(jì)圖(c); 6 h12 h24 h時(shí),腫瘤組織處的平均熒光強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)圖d和熒光成像照片(e);(f)靶向和非靶向脂質(zhì)體納米顆粒在術(shù)后和非術(shù)后腫瘤部位的藥物積累量統(tǒng)計(jì)圖;(gTLipDTLipSTLipDS脂質(zhì)體納米顆粒對(duì)B16的細(xì)胞毒性;(hB16細(xì)胞和載藥中性粒細(xì)胞共孵育后的藥物細(xì)胞間傳遞成像照片。



 4. aB16小鼠腫瘤模型治療過(guò)程示意圖;bB16小鼠術(shù)后腫瘤模型治療后(b)腫瘤照片和(c)腫瘤質(zhì)量圖;治療過(guò)程中小鼠(d)腫瘤體積變化和(e)存活率圖;(f)肺轉(zhuǎn)移瘤治療過(guò)程圖;治療結(jié)束后小鼠(g)肺部照片,(h)肺部H&E切片和(i)肺部轉(zhuǎn)移灶個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)圖;(j)肺轉(zhuǎn)移模型小鼠生存率統(tǒng)計(jì)圖。



5. aDOXSR717“搭便車”遞送到腫瘤部位后免疫微環(huán)境變化示意圖。PBS、TLipS、TLipD、LipDSTLipDS治療后腫瘤中CD3+CD4+b)和CD3+CD8+cT細(xì)胞的百分比。(d 治療后淋巴結(jié)中CD80+CD86+DC在總CD11c+DC中的百分比。CD45+CD11b+Gr1+e)、CD4+Foxp3+f)和CD62L-CD4+gT細(xì)胞在腫瘤中總T細(xì)胞中的百分比。


  在術(shù)后B16荷瘤小鼠上評(píng)估了對(duì)腫瘤復(fù)發(fā)的抑制作用。與其他組相比,TLipDS組能很好地控制腫瘤的復(fù)發(fā)和生長(zhǎng)。為了進(jìn)一步評(píng)估脂質(zhì)體基靶向納米遞送體系的治療效果,建立了小鼠肺轉(zhuǎn)移腫瘤模型。PBS、TLipSTLipD組處理的小鼠的肺組織具有明顯的黑色素瘤轉(zhuǎn)移灶。相反,在TLipDS組中計(jì)劃觀察不到肺轉(zhuǎn)移灶的出現(xiàn),這表明TLipDS可以有效抑制轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)(4)。為了證明ICDSTING通路激活引起的抗腫瘤免疫,研究者測(cè)定了腫瘤內(nèi)免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)。與其他組相比,TLipDS組誘導(dǎo)輔助T淋巴細(xì)胞(CD3+D4+)和細(xì)胞毒性T細(xì)胞(CD3+CD8+)的比例最高。這表明增強(qiáng)靶向遞送效率和STING激動(dòng)劑聯(lián)合遞送可有效激活免疫反應(yīng)。此外,研究者對(duì)DC在腫瘤引流淋巴結(jié)中的成熟水平進(jìn)行了研究用來(lái)證明聯(lián)合治療機(jī)制。與其他組相比,DOXSR717的共遞送可誘導(dǎo)更高水平的DC成熟。骨髓來(lái)源的抑制細(xì)胞(MDSCs)和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的腫瘤浸潤(rùn)(Tregs)在抗腫瘤免疫反應(yīng)中也起到了至關(guān)重要的作用。此外,研究者對(duì)腫瘤組織處的免疫記憶細(xì)胞水平也進(jìn)行了進(jìn)一步分析,TLipSTLipDS組的效應(yīng)記憶T細(xì)胞(CD62L?CD44+)水平明顯提高。而與PBS組相比,LipDSTLipD組沒(méi)有記憶T細(xì)胞水平?jīng)]有顯著差異(5)。


  本工作提供了一種術(shù)后化療-免疫聯(lián)合治療的“搭便車”遞送策略。DOX不僅可以通過(guò)直接化療抑制腫瘤生長(zhǎng),而且可以誘導(dǎo)ICD。釋放的免疫原性物質(zhì)(如dsDNA)可以激活STING通路,共遞送的SR717可以進(jìn)一步放大信號(hào)以誘發(fā)強(qiáng)大的特異性抗腫瘤免疫反應(yīng)。重要的是,由于治療后特異性抗腫瘤免疫記憶的激活,靶向聯(lián)合治療組還表現(xiàn)出了對(duì)肺轉(zhuǎn)移瘤生長(zhǎng)的有效抑制。通過(guò)“搭便車”遞送策略可有效提高納米藥物的靶向遞送效率。同時(shí),化療藥物和免疫佐劑的聯(lián)合遞送還能夠激活強(qiáng)大的抗腫瘤免疫反應(yīng),有效抑制腫瘤的術(shù)后復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移瘤的生長(zhǎng)。


  該研究成果以“Targeting Neutrophils Potentiates Hitchhiking Delivery of Drugs and Agonists for Postsurgical Chemo-Immunotherapy”為題發(fā)表在Nano Today。山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院博士后高至亮、王寧和山東大學(xué)齊魯醫(yī)院博士生馬原為共同第一作者,山東大學(xué)崔基煒教授為通訊作者。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金,山東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.nantod.2023.102096

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