2024-08-02
四川(chuan)大學華西醫院(yuan)錢志(zhi)勇團隊在國際著名雜志(zhi)《Signal Transduction and Targeted Therapy》發表題(ti)為“Genetically programmable cell membrane-camouflaged nanoparticles for targeted combination therapy of colorectal cancer”的(de)(de)研(yan)究(jiu)論文(wen)，該研(yan)究(jiu)介紹了一種稱為MPB-3BP@CM NPs的(de)(de)細胞膜仿生(sheng)(sheng)納(na)米(mi)藥物平臺，為結直(zhi)腸(chang)癌的(de)(de)靶向治療提供了一種全新高效的(de)(de)策略，影響因子40.8分。本研(yan)究(jiu)的(de)(de)RNA-seq測序以及部(bu)分分析(xi)工作(zuo)由上海派(pai)森諾生(sheng)(sheng)物科技股份有限公(gong)司完成。 1、技術(shu)路線
2、研究背景
由于CRC（結(jie)直(zhi)腸癌(ai)）早期無癥(zheng)狀，因其高發病率(lv)和高死亡(wang)率(lv)，預(yu)計(ji)到2030年，全球發病例(li)將超過220萬例(li)，死亡(wang)人數將達到110萬例(li)。目前，手術干預(yu)聯合化療(liao)和放(fang)療(liao)是(shi)中晚期結(jie)直(zhi)腸癌(ai)的主要策(ce)略。雖然傳統的治療(liao)方(fang)法有一定(ding)的效(xiao)果，但副作用(yong)明顯。因此，迫(po)切(qie)需要設計(ji)更安全、更有效(xiao)的結(jie)直(zhi)腸癌(ai)治療(liao)方(fang)法。 3、研究(jiu)材料與方(fang)法
1. 實驗材料(liao)、結直腸(chang)癌細胞(bao)系HCT116
2. 測序平臺、Illumina novaseq6000
3. 分(fen)析方法、RNA-Seq (//www.genescloud.cn)、能量代謝(xie)組(zu)、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(bei)MPB-3BP@CM NP的第(di)一步是合成MPB NPs ，然后(hou)將(jiang)3BP加載到(dao)(dao)(dao)MPB NPs腔(qiang)中，得到(dao)(dao)(dao)MPB-3BP NPs。研究進一步制備(bei)、純化了(le)CM-MSIRPα，然后(hou)將(jiang)其涂覆在MPB-3BP NPs的表面，得到(dao)(dao)(dao)MPB-3BP@CM NPs。 圖1. MPB-3BP@CM NPs的表征
2. 細(xi)胞結(jie)合與細(xi)胞攝取(qu) 為了研究MPB-3BP@CM NPs是否可以通過(guo)MSIRPα-CD47相(xiang)(xiang)互作用(yong)與CRC細(xi)(xi)(xi)胞(bao)結合(he)，通過(guo)WB實(shi)(shi)驗選擇細(xi)(xi)(xi)胞(bao)系HCT116(圖(tu)2b)，然后在體外培養MPB-3BP@CM NPs，結果顯示(shi)，在孵育(yu)2小時后，MPB-3BP@CM NPs與HCT116細(xi)(xi)(xi)胞(bao)的(de)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)膜表面有牢固的(de)結合(he)。此外，共免疫沉淀法(fa)(CO-IP)進(jin)(jin)一步證(zheng)實(shi)(shi)MSIRPα與CD47之(zhi)間的(de)分子相(xiang)(xiang)互作用(yong)。總的(de)來說，這些結果證(zheng)實(shi)(shi)了MPB-3BP@CM NPs通過(guo)MSIRPα和CD47的(de)結合(he)進(jin)(jin)而與HCT116細(xi)(xi)(xi)胞(bao)之(zhi)間產生有效的(de)相(xiang)(xiang)互作用(yong)(圖(tu)2e-f）。 圖2 MPB3BP@CM NPs的(de)作(zuo)用(yong)途徑 3. 體外細(xi)胞毒性及抗腫(zhong)瘤效果 在體內治療前(qian)，先(xian)對MPB-3BP@CM NPs進(jin)行體外(wai)細胞(bao)毒性評價。溶(rong)血試驗和甲基噻唑四(si)氮(dan)唑(MTT)試驗均證實(shi)其良好(hao)的血液和生物相容性。然后將MPB-3BP@CM NPs作(zuo)為光(guang)熱劑，用于近(jin)紅(hong)外(wai)激光(guang)照射下的體外(wai)癌細胞(bao)消融(rong)，結(jie)果顯示MPB-3BP@CM NPs聯(lian)合激光(guang)照射具(ju)有較強的抗癌活性，通過IF和FCM實(shi)驗(圖(tu)2g)評估各種處理(li)對細胞(bao)活力(li)的影(ying)響，14小時后細胞(bao)表現出明顯的凋亡，同(tong)時ATP和乳酸水平顯著降低。研究(jiu)結(jie)果表明，MPB3BP@CM NPs具(ju)有調節(jie)腫瘤糖酵解代謝的能力(li)，并(bing)有效地減弱HCT116細胞(bao)中(zhong)ATP和乳酸的產(chan)生(圖(tu)2g-i)。
4. 細(xi)胞糖酵解途徑(jing)的調(diao)節 大多數腫(zhong)瘤(liu)細胞(bao)(bao)被認為(wei)(wei)依(yi)賴于有氧(yang)糖酵(jiao)解(jie)來滿足(zu)高能量和(he)(he)生(sheng)物質(zhi)的需求(qiu)。為(wei)(wei)了驗證(zheng)MPB-3BP@CM NPs抑制(zhi)了腫(zhong)瘤(liu)糖酵(jiao)解(jie)途徑，研究(jiu)評(ping)估了MPB-3BP@CM NPs治療后不同(tong)時間培養的HCT116細胞(bao)(bao)中ATP和(he)(he)乳(ru)酸水平。另外還對MPB3BP@CM NPs (200 μg/mL)作用8小時的HCT116細胞(bao)(bao)進行了代(dai)(dai)(dai)謝(xie)組分析(xi)和(he)(he)轉錄(lu)組分析(xi)(圖2j-m，圖3，4)。KEGG通路(lu)分析(xi)結果顯示差異表達基因主要富集在蔗糖代(dai)(dai)(dai)謝(xie)、肌醇(chun)磷酸代(dai)(dai)(dai)謝(xie)、糖酵(jiao)解(jie)/糖異生(sheng)和(he)(he)半乳(ru)糖代(dai)(dai)(dai)謝(xie)等通路(lu)上。這(zhe)些結果進一步證(zheng)明了MPB-3BP@CM NPs組中葡萄糖代(dai)(dai)(dai)謝(xie)物的差異。總之，體外和(he)(he)體內研究(jiu)一致表明MPB-3BP@CM NPs能有效調節腫(zhong)瘤(liu)糖代(dai)(dai)(dai)謝(xie)。 圖3.代謝組結(jie)果 圖(tu)4.RNA-seq及LC-MS結果(guo)
5. 誘(you)導(dao)免(mian)疫(yi)反應和體內抗腫(zhong)瘤 腫(zhong)瘤(liu)微(wei)環境（TME）中乳酸水(shui)平(ping)升高與促(cu)進(jin)血管生(sheng)成(cheng)、轉(zhuan)移和(he)免疫(yi)抑制(zhi)(zhi)有關，然而MPB-3BP@CM NPs能抑制(zhi)(zhi)HCT116細胞乳酸生(sheng)成(cheng)，所以研(yan)究(jiu)又分別檢測(ce)了MPB-3BP@CM NPs在體外/體內(nei)誘(you)導的巨(ju)噬細胞極化(hua)和(he)吞噬作用（圖(tu)5）。結(jie)(jie)果表明MPB-3BP@CM NPs均可誘(you)導強效免疫(yi)反應。隨后作者又對MPB-3BP@CM NPs的藥代動(dong)力學、組織(zhi)分布和(he)腫(zhong)瘤(liu)富集情況(kuang)（圖(tu)6），以及(ji)MPB-3BP@CM NPs的抗結(jie)(jie)直(zhi)腸癌(ai)功效進(jin)行了進(jin)一步研(yan)究(jiu)。結(jie)(jie)果顯(xian)示，使用MPB-3BP@CM NPs后能顯(xian)著延長生(sheng)存時間(jian)，毒性也沒(mei)有蔓延全身，表明MPB-3BP@CM NPs對結(jie)(jie)直(zhi)腸癌(ai)具有良好(hao)的療(liao)效和(he)安(an)全性。 圖(tu)5.MPB-3BP@CM NPs在(zai)體外(wai)/體內誘導的巨噬細胞極化和吞(tun)噬作用 圖6.MPB-3BP@CM NPs的藥代動力(li)學、組織分(fen)布和(he)腫(zhong)瘤富集情況 5、小(xiao) 結 本研究開發了(le)一種(zhong)新(xin)(xin)型細胞(bao)膜仿生納米藥物平臺(tai)MPB-3BP@CM NPs，該納米平臺(tai)可通過阻斷CD47，顯著增(zeng)強巨噬細胞(bao)對(dui)CRC細胞(bao)的(de)吞(tun)噬能力，為治(zhi)療結腸(chang)癌(ai)提供了(le)更有效更安全的(de)新(xin)(xin)方(fang)法，也為其他癌(ai)癥疾(ji)病的(de)治(zhi)療提供了(le)新(xin)(xin)思路。
原文鏈接(jie)：//doi.org/10.1038/s41392-024-01859-4
