Advanced,Science,|,清华大学李景虹等开发持久发光纳米增敏剂,用于用于超声增强的化疗和免疫胶质母细胞瘤治疗

胶质母细胞瘤是最恶性的脑肿瘤,其治疗需求尚未得到满足。血脑屏障和肿瘤的异质性限制了各种干预措施的治疗效果。有效的药物输送是GBM治疗的基础。在此,为了提高GBM的治疗效果并抑制复发,设计了一种空心TiO2覆盖的持久性发光纳米增敏剂,用于光学成像引导、超声增强的化疗/免疫治疗GBM。

来源:iNature Life(ID:iNature_Lifes)

胶质母细胞瘤(GBM)是最恶性的脑肿瘤,其治疗需求尚未得到满足。血脑屏障(BBB)和肿瘤的异质性限制了各种干预措施的治疗效果。

2021年7月1日,来自清华大学李景虹院士和江南大学严秀平等研究团队在Advanced Science上在线发表了题为“NeutrophilDelivered Hollow Titania Covered Persistent Luminescent Nanosensitizer forUltrosound Augmented Chemo/Immuno Glioblastoma Therapy”的研究论文,开发了一种使用中性粒细胞递送的纳米增敏剂的GBM超声增强化疗/免疫疗法。

胶质母细胞瘤(GBM)是临床上治疗效果最差的恶性脑肿瘤。由于受到严密的血脑屏障(BBB)的保护,GBM对各种干预措施(尤其是相对大规模的多功能纳米结构和抗体治疗)没有任何作用,因为药物输送和积累效率有限。

此外,传统的非靶向小分子药物(如替莫唑胺)的使用,由于高剂量的系统给药,对患者有明显的副作用。GBM复杂的微环境对肿瘤的杀伤力和免疫激活有很高的抑制作用,使得单一模式的治疗很难避免复发。因此,在GBM治疗中,具有增强BBB穿透力和GBM蓄积能力的多模型治疗平台是可取的。

有效的药物输送是GBM治疗的基础。各种策略,如表面修饰、仿生学和细胞载体已被开发出来,以提高跨BBB的药物输送效率。作为血液中最丰富的白细胞,中性粒细胞(NEs)是颅内治疗的有希望的载体,因为它们可以对炎症做出反应,通过细胞间途径的形状改变,粘附并穿过内皮血管(即BBB)迁移到炎症肿瘤部位,从而有可能介导BBB可穿透的药物输送,专门用于GBM治疗。

同时,为了保持NEs载体的上述功能,加载NEs的治疗材料在细胞介导的运输过程中应具有生物相容性,也就是说,药物应准确地释放在目标区域(GBM),以防止细胞毒性的NEs内漏。因此,为了实现按需治疗的控制,首选引入外部刺激。在各种激活源之间,超声由于其深层渗透、非侵入性和临床可用性,在GBM治疗中显示出巨大的优势。

钛白粉(TiO2)是最常见的生物相容性无机材料,它可以在电离下增强活性氧(ROS)的生成,适合作为GBM治疗中控制药物释放的声敏剂。持久性发光材料,在没有实时激发的情况下具有长时间的余辉,并且可以被红色发光二极管(LED)重新激活,是理想的高信噪比(SNR)细胞追踪的对比剂,使得在治疗过程中可视化NEs运输成为可能。

在此,为了提高GBM的治疗效果并抑制复发,设计了一种空心TiO2覆盖的持久性发光纳米增敏剂,用于光学成像引导、超声增强的化疗/免疫治疗GBM。该纳米增敏剂由用于持久性发光成像的ZnGa2O4:Cr3+(ZGO)核心和用于治疗控制的ROS的空心TiO2外壳(作为超声增敏剂)组成。

ZGO是一种持久性发光荧光粉,它显示出近红外(NIR)持久性发光,具有较长的余辉时间和红色发光二极管(LED)光的可更新性。这种独特的光学特性使高信噪比(SNR)的无背景纳米平台追踪成为可能,从而使GBM的精确定位指导治疗。多孔的ZGO@TiO2加载了免疫检查点抑制剂抗PD-1抗体以缓解GBM的免疫抑制。负载紫杉醇(PTX)的脂质体被用作母体的最外层,以实现对GBM的化疗抑制,并伴随着抗体的封装。

获得的ZGO@TiO2@ALP被NEs(ZGO@TiO2@ALP-NEs)内化,实现了BBB的可穿透性传递。静脉注射后,GBM中的炎症吸引ZGO@TiO2@ALP-NEs通过形态学变化穿透BBB,在GBM中聚集。在GBM部位的超声(US)照射启动了ZGO@TiO2@ALP的ROS生成,以打破脂质体的覆盖,从而释放PTX和抗PD-1抗体来杀死肿瘤并诱发局部炎症,这反过来又吸引了更多的ZGO@TiO2@ALP-NEs到肿瘤部位,以加强对GBM的治疗。

总之,该疗法将GBM小鼠的存活率从0%提高到40%,并赋予它们对肿瘤复发的长期免疫监测,为针对GBM和其他癌症的精确治疗提供了一种新方法。

参考消息:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202004381

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