2024-08-02
四川大學華西醫院錢志勇團隊在國際著名雜志《Signal Transduction and Targeted Therapy》發表題為“Genetically programmable cell membrane-camouflaged nanoparticles for targeted combination therapy of colorectal cancer”的研究論文，該研究介紹了一種稱為MPB-3BP@CM NPs的細胞膜仿生納米藥物平臺，為結直腸癌的靶向治療提供了一種全新高效的策略，影響因子40.8分。本研究的RNA-seq測序以及部分分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。 1、技術路線
2、研究背景
由于CRC（結直腸癌）早期無癥狀，因其高發病率和高死亡率，預計到2030年，全球發病例將超過220萬例，死亡人數將達到110萬例。目前，手術干預聯合化療和放療是中晚期結直腸癌的主要策略。雖然傳統的治療方法有一定的效果，但副作用明顯。因此，迫切需要設計更安全、更有效的結直腸癌治療方法。 3、研究材料與方法
1. 實驗材料、結直腸癌細胞系HCT116
2. 測序平臺、Illumina novaseq6000
3. 分析方法、RNA-Seq (https://www.genescloud.cn)、能量代謝組、LC-MS，TEM、DLS、DFT、IP、IF、WB、ELISA、FCM等 4、研究結果
1. MPB-3BP@CM NPs的制備和表征 制備MPB-3BP@CM NP的第一步是合成MPB NPs ，然后將3BP加載到MPB NPs腔中，得到MPB-3BP NPs。研究進一步制備、純化了CM-MSIRPα，然后將其涂覆在MPB-3BP NPs的表面，得到MPB-3BP@CM NPs。 圖1. MPB-3BP@CM NPs的表征
2. 細胞結合與細胞攝取 為了研究MPB-3BP@CM NPs是否可以通過MSIRPα-CD47相互作用與CRC細胞結合，通過WB實驗選擇細胞系HCT116(圖2b)，然后在體外培養MPB-3BP@CM NPs，結果顯示，在孵育2小時后，MPB-3BP@CM NPs與HCT116細胞的細胞膜表面有牢固的結合。此外，共免疫沉淀法(CO-IP)進一步證實MSIRPα與CD47之間的分子相互作用?？偟膩碚f，這些結果證實了MPB-3BP@CM NPs通過MSIRPα和CD47的結合進而與HCT116細胞之間產生有效的相互作用(圖2e-f）。 圖2 MPB3BP@CM NPs的作用途徑 3. 體外細胞毒性及抗腫瘤效果 在體內治療前，先對MPB-3BP@CM NPs進行體外細胞毒性評價。溶血試驗和甲基噻唑四氮唑(MTT)試驗均證實其良好的血液和生物相容性。然后將MPB-3BP@CM NPs作為光熱劑，用于近紅外激光照射下的體外癌細胞消融，結果顯示MPB-3BP@CM NPs聯合激光照射具有較強的抗癌活性，通過IF和FCM實驗(圖2g)評估各種處理對細胞活力的影響，14小時后細胞表現出明顯的凋亡，同時ATP和乳酸水平顯著降低。研究結果表明，MPB3BP@CM NPs具有調節腫瘤糖酵解代謝的能力，并有效地減弱HCT116細胞中ATP和乳酸的產生(圖2g-i)。
4. 細胞糖酵解途徑的調節 大多數腫瘤細胞被認為依賴于有氧糖酵解來滿足高能量和生物質的需求。為了驗證MPB-3BP@CM NPs抑制了腫瘤糖酵解途徑，研究評估了MPB-3BP@CM NPs治療后不同時間培養的HCT116細胞中ATP和乳酸水平。另外還對MPB3BP@CM NPs (200 μg/mL)作用8小時的HCT116細胞進行了代謝組分析和轉錄組分析(圖2j-m，圖3，4)。KEGG通路分析結果顯示差異表達基因主要富集在蔗糖代謝、肌醇磷酸代謝、糖酵解/糖異生和半乳糖代謝等通路上。這些結果進一步證明了MPB-3BP@CM NPs組中葡萄糖代謝物的差異。總之，體外和體內研究一致表明MPB-3BP@CM NPs能有效調節腫瘤糖代謝。 圖3.代謝組結果 圖4.RNA-seq及LC-MS結果
5. 誘導免疫反應和體內抗腫瘤 腫瘤微環境（TME）中乳酸水平升高與促進血管生成、轉移和免疫抑制有關，然而MPB-3BP@CM NPs能抑制HCT116細胞乳酸生成，所以研究又分別檢測了MPB-3BP@CM NPs在體外/體內誘導的巨噬細胞極化和吞噬作用（圖5）。結果表明MPB-3BP@CM NPs均可誘導強效免疫反應。隨后作者又對MPB-3BP@CM NPs的藥代動力學、組織分布和腫瘤富集情況（圖6），以及MPB-3BP@CM NPs的抗結直腸癌功效進行了進一步研究。結果顯示，使用MPB-3BP@CM NPs后能顯著延長生存時間，毒性也沒有蔓延全身，表明MPB-3BP@CM NPs對結直腸癌具有良好的療效和安全性。 圖5.MPB-3BP@CM NPs在體外/體內誘導的巨噬細胞極化和吞噬作用 圖6.MPB-3BP@CM NPs的藥代動力學、組織分布和腫瘤富集情況 5、小 結 本研究開發了一種新型細胞膜仿生納米藥物平臺MPB-3BP@CM NPs，該納米平臺可通過阻斷CD47，顯著增強巨噬細胞對CRC細胞的吞噬能力，為治療結腸癌提供了更有效更安全的新方法，也為其他癌癥疾病的治療提供了新思路。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41392-024-01859-4
