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河北医科大学:外泌体-多柔比星纳米颗粒用于胶质母细胞瘤的免疫原性化疗

胶质母细胞瘤(GBM)的治疗难度较大,主要是由于药物穿透血脑屏障(BBB) 的效率低下。来自河北医科大学第二医院杨建凯课题组的研究人员在Bioengineering & Translational Medicine杂志上发表文章,探讨了一种外泌体包被的阿霉素(DOX)的纳米颗粒(ENPDOX)在穿透BBB、诱导免疫原性细胞死亡 (ICD) 和GBM小鼠治疗方面的价值。
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胶质母细胞瘤 (GBM) 是一种侵袭性极强的脑肿瘤,预后极差,5年生存率低。GBM目前的治疗方法包括手术、放疗或化疗。这些治疗会产生严重的副作用,而且对总体中位生存期(仅 15 个月)和 5 年生存率的提高也有限。虽然已经开发了许多靶向治疗策略,但它们在临床治疗GBM中的应用一直很有限。由于缺乏将药物输送到肿瘤位置的安全有效的药物输送系统,这在很大程度上受到了阻碍。最近的研究结果表明,在包括GBM在内的各种癌症类型中,人类免疫反应在促进免疫介导的肿瘤消除和提高长期存活率方面具有巨大潜力。
最近的研究表明,蒽环类药物,如阿霉素(DOX),不仅诱导肿瘤细胞凋亡,还诱导免疫原性细胞死亡(ICD)。ICD 是一种特殊类型的细胞死亡方式,可引发免疫反应和树突状细胞成熟。DOX 治疗诱导钙网蛋白 (CRT) 从内质网易位到质膜表面、ATP 分泌和HMGB1蛋白的释放。这些都是ICD的特征,诱发ICD 是癌症治疗中备受追捧的目标。DOX 已被证明会在各种肿瘤细胞中引起细胞毒性,目前用于治疗各种癌症。当局部给药时,DOX 能够提高恶性颅内胶质瘤大鼠的存活率。此外,在二次手术的复发性恶性胶质瘤患者中使用DOX可显著改善治疗效果,其中一名患者在2个月后未出现肿瘤复发。然而,这种给药途径是否安全尚不清楚,DOX 是通过将导管插入手术后切除的肿瘤位置来给药的。因此需要探索一种全身给药方法,使得DOX以最小的侵入性穿透血脑屏障 (BBB,一种将中枢神经系统与外周循环分开的天然屏障),并且专门靶向肿瘤细胞。
外泌体介导的药物递送在神经系统疾病领域引起了极大的关注,其治疗应用在很大程度上受到药物穿透 BBB 的效率低下的阻碍。外泌体是被膜包裹的细胞外微泡,直径为40-200 nm,由大多数细胞类型分泌。外泌体含有多种核酸和蛋白质,在细胞通讯中发挥重要作用。外泌体的膜具有多种具有特定功能的膜蛋白,可能参与外泌体靶向脑血管内皮细胞和血脑屏障的渗透。外泌体已被证明在治疗各种疾病方面具有巨大的治疗潜力,例如癌症、慢性阻塞性肺病和阿尔茨海默病。外泌体作为药物递送的载体已被广泛研究。外泌体能够穿过BBB,并已被用于携带特定的siRNA 并介导大脑中的基因干扰。已经开发出外泌体包被的载药纳米颗粒,并探索了其治疗乳腺癌的潜力。重要的是,这种载药方法已被证明可以成功地将DOX输送到乳腺癌细胞中,促进这些细胞的有效凋亡并抑制肿瘤生长。尽管DOX治疗GBM的有效性在很大程度上受到其BBB渗透效率低下的影响,但体外研究表明,DOX 可以有效诱导GBM细胞死亡,并且DOX包覆的纳米颗粒可以穿透BBB模型。在本研究中,研究人员利用了外泌体介导的药物递送系统,探索了外泌体包被的DOX纳米颗粒在穿透BBB、诱导肿瘤细胞凋亡、ICD以及GBM小鼠存活方面的潜力。
研究人员将载有DOX的纳米颗粒(NPDOX)包装到小鼠脑内皮细胞bEnd.3的外泌体(ENPDOX) 里,并监测了ENPDOX的细胞摄取。在体外transwell系统和GBM小鼠模型中,ENPDOX穿过BBB的渗入情况得到了研究。然后评估了ENPDOX 在诱导细胞凋亡和ICD 中的作用。最后,研究人员评估了ENPDOX 治疗GBM小鼠的疗效。结果显示,ENPDOX被bEnd.3 细胞吸收并且可以在体外和体内穿透BBB。在体外,ENDDOX 诱导胶质瘤细胞GL261的凋亡和ICD。ENPDOX 的全身给药导致树突细胞成熟、细胞毒性细胞激活、细胞因子产生改变、体内GBM 细胞增殖抑制和凋亡增加,并延长了GBM小鼠的存活期。研究结果表明,ENPDOX 可能是一种有效的GBM 治疗策略,有希望在临床应用中进一步研究。
参考文献:Doxorubicin-loaded nanoparticle coated with endothelialcells-derived exosomes for immunogenic chemotherapy of glioblastoma. BioengTransl Med. 2020 Dec 3;6(3):e10203.

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