Nat Rev | 細胞膜包覆納米顆粒藥物靶向腫瘤

原創(chuàng)?風不止步?圖靈基因?2022-11-09 15:07?發(fā)表于江蘇

收錄于合集#前沿分子生物學技術(shù)

撰文：風不止步

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1.細胞膜包裹的納米顆粒（CNPs）是一類新興的納米載體，其本身具有多功能性有序，結(jié)合了合成納米顆粒核心的特性和細胞膜的生物界面特性慎玖。

2.所利用的膜的類型通常反映在所產(chǎn)生的CNP的生物特性上先鱼，這些特性可以通過各種工程方法進一步微調(diào)或增強赡译。

3.CNP技術(shù)有可能被應用于腫瘤學的幾個治療領(lǐng)域，包括藥物輸送粉私、光療和免疫治療绷旗。

4.目前正在努力將有前景的CNPs轉(zhuǎn)化為獲準的療法，并需要開發(fā)大規(guī)模的生產(chǎn)方法和新的檢測方法际乘，以促進CNPs的臨床應用坡倔。

2022年10月28日，美國加州大學的張良芳教授等人在《?Nature Reviews Clinical Oncology》上發(fā)表了一篇“Targeting drugs to tumours using cell membrane-coated nanoparticles”的文章蚓庭，文章描述了CNPs在治療癌癥方面的發(fā)展致讥。詳細介紹CNPs在抗癌藥物輸送、光療和免疫療法中的應用器赞，討論了CNP平臺未來轉(zhuǎn)化為臨床的考慮因素垢袱。

許多癌癥療法的特點是狹窄的治療窗口，需要在抗腫瘤活性和病人安全之間取得謹慎的平衡港柜，這往往使癌細胞產(chǎn)生抗藥性请契。長期以來，研究人員試圖利用各種策略來克服這一關(guān)鍵挑戰(zhàn)夏醉。在這些策略中爽锥，納米醫(yī)學具有重要的作用，并促成有效治療藥物制劑的發(fā)展畔柔。與未經(jīng)修飾的同類藥物相比氯夷，納米制劑可以通過被動或主動的靶向機制更有針對性地進入腫瘤。納米載體還可以被用來提高藥物的生物利用度靶擦，否則臨床療效有限腮考。脂質(zhì)體多柔比星于1995年首次被美國FDA批準用于臨床，目前仍被用作某些癌癥患者的一線治療玄捕。有相當數(shù)量的臨床批準的納米制劑踩蔚，如納布-紫杉醇和脂質(zhì)體阿糖胞苷-多柔比星，還有許多其他制劑正在臨床試驗中積極研究枚粘。

盡管在過去的幾十年里馅闽，生物醫(yī)學納米技術(shù)在腫瘤學應用方面不斷發(fā)展，但在幾個重要領(lǐng)域還可以進一步改進馍迄。為了避免被免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和清除福也，許多納米載體現(xiàn)在包括一個由聚乙二醇（PEG）組成的?"隱形涂層"。事實證明攀圈，這種PEG化可以有效延長大多數(shù)納米粒子的血漿半衰期暴凑，可延長至少幾個小時，盡管可以激發(fā)機體產(chǎn)生針對聚合物的抗體量承。這種獲得性免疫可導致多次給藥后加速清除搬设，從而導致性能隨著時間的推移而降低穴店。

第一代納米載體，如脂質(zhì)體多柔比星拿穴，完全依賴于通過增強滲透和保留（EPR）效應的被動靶向泣洞；然而，此后大量的研究工作集中在使用主動靶向分子來提高腫瘤的特異性默色。這種方法需要對特定的靶向配體進行鑒定球凰、表征和生產(chǎn)，這可能需要投入大量的時間和其他資源腿宰。此外呕诉，使用傳統(tǒng)方法對納米載體進行修飾，隨著功能水平的提高而變得極其難以控制吃度，從而使這種平臺的臨床轉(zhuǎn)化特別具有挑戰(zhàn)性甩挫。

圖1：傳統(tǒng)的合成納米載體與細胞膜包裹的納米顆粒。

由于這些挑戰(zhàn)椿每，人們對開發(fā)基于納米粒子的新平臺產(chǎn)生了相當大的研究興趣伊者。細胞膜包裹的納米顆粒（CNPs）是一類新興的納米載體，已顯示出相當大的潛力（圖1）间护。這種類型的納米粒子通常是通過用一層自然衍生的細胞膜來偽裝合成核心亦渗，從而形成具有模仿細胞特性的核心-外殼納米結(jié)構(gòu)。這些仿生納米粒子和細胞膜衍生平臺擅長與生物基質(zhì)相互作用汁尺，或者說是生物界面法精，從而使它們能夠通過避免免疫清除和專門在疾病部位聚集而在復雜的生物環(huán)境中穿梭。細胞膜涂層提供一種有效的自上而下的納米粒子功能化策略痴突，從而有可能簡化具有理想特性的納米載體平臺的開發(fā)搂蜓，可以為廣泛的應用定制。

圖2:細胞膜包裹的納米粒子的制造苞也。

CNP技術(shù)概述

一個CNP通常由兩個關(guān)鍵部分組成：一個合成核心和一個自然衍生的細胞膜外層（圖2）洛勉。這種混合設(shè)計使CNPs能夠利用每個組成部分的優(yōu)勢粘秆。核心作為一種基質(zhì)如迟，抗癌有效載荷可以被納入其中，或者可以被調(diào)整為免疫刺激或光刺激功能攻走。某些納米材料也可以利用其環(huán)境反應性或內(nèi)體逃逸特性殷勘。同時，細胞膜層使CNPs在體內(nèi)給藥后能與周圍的蛋白質(zhì)昔搂、細胞和其他生物底物有效地相互作用玲销。

與合成的PEG涂層相比，細胞膜可以加入各種細胞表面蛋白摘符，賦予納米粒子某些特性贤斜，如避免免疫系統(tǒng)排斥的能力策吠。CNPs通常表現(xiàn)出與它們的膜來源的細胞相同的傾向性；根據(jù)膜涂層的類型瘩绒，納米粒子也可以作為有效的抗原來源猴抹，或為免疫治療應用呈現(xiàn)免疫刺激信號。在一份描述CNP技術(shù)使用的早期報告中锁荔，紅細胞（RBC）膜被用來掩蓋聚乳酸（PLGA）納米粒子核心蟀给。在這項初步的概念驗證研究之后，CNP平臺已經(jīng)被開發(fā)出來阳堕，使用來自各種不同類型細胞的細胞膜來使各種合成納米材料功能化跋理。

這篇評論詳細介紹CNPs在腫瘤學中的發(fā)展和應用。CNP技術(shù)利用細胞膜獨特的生物界面功能恬总，作為增強傳統(tǒng)納米粒子平臺性能的一種手段前普。細胞膜涂層的類型決定了CNP的功能，并且可以根據(jù)所需的應用選擇特定的源細胞壹堰。細胞膜也可以使用各種工程方法進行修改汁政，從而提供額外的靈活性來創(chuàng)建定制的配方。在癌癥治療方面缀旁，用于藥物輸送记劈、光療和免疫治療的CNPs已經(jīng)在臨床前模型中得到了廣泛的研究。

進一步努力闡明CNP在生物環(huán)境中性能的具體特征的相關(guān)性并巍，將使研究人員能夠有目的地設(shè)計出具有更高效力的新平臺目木。同樣，對決定膜涂層過程的生物物理學的進一步理解懊渡，將利于產(chǎn)生更好的制造方法刽射，對CNP的性能進行更嚴格的控制。為了更好地促進CNP臨床轉(zhuǎn)化剃执，簡單而優(yōu)雅的平臺將受到重視誓禁，這些平臺可以很容易地適用于簡化的大規(guī)模生產(chǎn)。對CNP技術(shù)的持續(xù)研究將導致更有效的癌癥治療和改善病人護理肾档。

教授介紹

張良芳博士

工作主要是設(shè)計摹恰、合成、表征和評估基于脂質(zhì)和聚合物的納米結(jié)構(gòu)生物材料怒见。開發(fā)用于醫(yī)療保健和其他醫(yī)療應用的納米材料俗慈，例如，藥物輸送以改善或?qū)崿F(xiàn)人類疾病的治療遣耍。尋求了解納米醫(yī)學領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學闺阱。總體而言舵变，研究涵蓋了廣泛的多學科領(lǐng)域酣溃，包括化學與分子工程瘦穆、材料科學、化學赊豌、納米技術(shù)难审、生物技術(shù)和醫(yī)學。

三個具體課題：(1)開發(fā)多功能脂質(zhì)-聚合物混合納米顆粒亿絮，作為一個強大的藥物遞送平臺告喊，結(jié)合脂質(zhì)體和聚合物納米顆粒的優(yōu)點；(2)同時向同一癌細胞遞送具有不同疏水性的多種藥物進行聯(lián)合治療派昧；(3)了解具有不同特征的單個納米顆粒如何與生物膜相互作用黔姜，特別是了解細胞內(nèi)吞作用和治療性納米顆粒的內(nèi)體逃逸。

參考文獻

Ronnie H. Fang?, Weiwei Gao, Liangfang Zhang. Targeting drugs to tumours using cell membrane-coated nanoparticles.(2022)