2022-12-16

Nat Nanotech | 携带siRNA的纳米颗粒结合化疗可缩小肿瘤

原创 图灵基因 图灵基因 2022-12-16 16:13 发表于江苏

收录于合集#前沿分子生物学技术

匹兹堡大学的研究人员设计出了抗癌纳米颗粒，可以将化疗药物与一种新型免疫疗法结合使用。这项新的策略使用一种短干扰RNA（siRNA）来沉默一种叫做Xkr8的蛋白质的基因，研究人员发现这种蛋白与免疫抑制有关。结合现有的化疗药物，并包装成微小的纳米颗粒，这种双重治疗可以缩小结肠癌和胰腺癌小鼠模型中的肿瘤，并增强抗肿瘤免疫反应。

“我们的研究有两个创新的方面:发现了一种新的治疗靶点和一种新的纳米载体，它在免疫治疗和化疗药物的选择性递送中非常有效。”资深作者、匹兹堡大学药学院药学教授、UPMC Hillman癌症中心研究员Song Li医学博士说，“我对这项研究感到兴奋，因为它具有高度的转化性。我们还不知道我们的方法是否对患者有效，但我们的研究结果表明，有很大的潜力。”

Li及其同事在《Nature Nanotechnology》上发表了他们的研究结果，文章标题为“Targeting Xkr8 via nanoparticle-mediated in situ co-delivery of siRNA and chemotherapy drugs for cancer immunochemotherapy”。他们在论文中总结道，“靶向Xkr8结合化疗可能是治疗各种类型癌症的一种新策略。”

化疗是癌症治疗的支柱，但残留的癌细胞会持续存在并导致肿瘤复发。这个过程涉及到一种叫做磷脂酰丝氨酸（PS）的脂质，它通常存在于肿瘤细胞膜的内层，但在化疗药物的作用下会迁移到细胞表面。在细胞表面，PS起到免疫抑制剂的作用，保护剩余的癌细胞免受免疫系统的伤害。正如研究人员在论文中所指出的，“PS长期以来与免疫抑制有关。”

匹兹堡大学研究人员的研究发现，使用化疗药物氟尿嘧啶和奥铂（FuOXP）治疗会导致Xkr8水平升高，Xkr8是一种控制细胞膜上PS分布的蛋白质。这一发现表明，阻断Xkr8可以阻止癌细胞将PS分流到细胞表面，从而使免疫细胞清除化疗后残留的癌细胞。在最近发表在《Cell Reports》上的一项独立研究中，匹兹堡大学免疫学助理教授Yi-Nan Gong博士也将Xkr8确定为一种新的治疗靶点，以增强抗肿瘤免疫反应。

在他们最新报道的研究中，Li和他的团队设计了一种阻断Xkr8生产的siRNA。研究小组随后将siRNA和FuOXP打包成双作用纳米颗粒（NP）。科学家们解释说：“由于没有可用的Xkr8小分子抑制剂，我们开发了一种新的纳米载体PMBOP-CP，用于小鼠siXkr8和FuOXP的共同递送。”

下一步是将它们靶向于肿瘤。纳米颗粒通常太大，无法穿过健康组织中的完整血管，但它们可以到达癌细胞，因为肿瘤有时具有发育不良的血管，这些血管带有能让它们通过的小孔。但是这种靶向肿瘤的方法是有限的，因为许多人类肿瘤没有足够大的孔让纳米颗粒通过。

“就像渡船载着人们从河的一边到另一边，我们想开发一种机制，让纳米颗粒能够穿过完整的血管，而不依赖于小孔。”Li说。为了开发这种渡船，研究人员用硫酸软骨素（CS）和PEG修饰纳米颗粒的表面。这些化合物通过与肿瘤血管和肿瘤细胞上常见的细胞受体结合，延长它们在血流中的停留时间，帮助纳米颗粒靶向肿瘤，避开健康组织。将得到的PMBOP-CP纳米颗粒装载siXkr8和FuOXP，并在小鼠癌症模型中进行测试。

当注射到小鼠体内时，大约10%的纳米颗粒会到达小鼠的肿瘤，这比大多数其他纳米载体平台都有显著改进。此前一项对已发表研究的分析发现，平均而言，只有0.7%的纳米颗粒剂量达到其目标。与单独含有化疗药物FuOXP的纳米颗粒相比，双作用纳米颗粒显著减少了免疫抑制PS向细胞表面的迁移。

接下来，研究人员在结肠癌和胰腺癌的小鼠模型中测试了他们的平台。与接受安慰剂或FuOXP剂量的动物相比，接受含有FuOXP和siRNA的纳米颗粒治疗的动物具有更好的肿瘤微环境，具有更多的抗癌T细胞和更少的免疫抑制调节T细胞。该团队进一步指出：“siXkr8和FuOXP的联合给药导致了肿瘤免疫微环境的显著改善，并增强了抗肿瘤活性。”结果，与只接受一种治疗的小鼠相比，接受siRNA-FuOXP纳米颗粒的小鼠肿瘤大小显著减小。

研究人员总结道：“靶向Xkr8结合化疗可能是治疗各种癌症的一种新的、有效的免疫化学疗法。除了增强两种类型的治疗药物对肿瘤的输送外，该策略还具有选择性地将siXkr8输送给那些暴露于化疗药物的肿瘤细胞的优势。因此，我们的共输送方法在对抗共输送化疗药物原位诱导的Xkr8 mRNA方面特别有效。”

Li表示，该研究还指出了将FuOXP-siRNA纳米颗粒与另一种名为检查点抑制剂的免疫疗法相结合的潜力。PD-1等免疫检查点对免疫系统起着刹车的作用，但检查点抑制剂可以释放刹车，帮助免疫细胞对抗癌症。

研究人员发现，含有或不含有siRNA的FuOXP纳米颗粒增加了PD-1的表达。但当他们加入PD-1抑制剂药物后，这种联合疗法在小鼠胰腺癌模型（Panc02）中对肿瘤生长和存活有了显著改善。研究人员报告说：“无论有无共载siXkr8的FuOXPNP也导致了Panc02模型中CD8+ T细胞中PD-1表达的显著上调，显示了与抗PD-1抗体联合治疗的潜力。事实上，FuOXP/siXkr8 NP与抗PD-1联合使用可显著改善治疗效果，这从在一个相对晚期的肿瘤模型中显著抑制肿瘤生长和延长生存时间可以看出。”

他们的目标是将他们的新疗法应用于临床，该团队现在正寻求通过更多的实验来验证他们的发现，并进一步评估潜在的副作用。