Advanced Materials: 运用装载纳米颗粒的巨噬细胞进行靶向肿瘤的药物递送

作为免疫细胞中的一员,巨噬细胞被认为在作为靶向肿瘤的药物递送载体方面具有极大潜力。它们可以感受肿瘤释放的趋化性因子,有趋向性地向肿瘤迁移聚集甚至浸润肿瘤内部。然而要真正实现这一目标需要解决如何在装载大量药物的前提下保证细胞正常的靶向肿瘤迁移功能不受损害。首先,考虑到注射过量细胞会对病人身体造成负担,以及临床相关的化疗药物剂量要求,细胞载药量至少需达到几到十几微克药物每一百万个细胞级别。细胞辅助的递药工具通常采用将装有药物的载体连挂在载体细胞表面的方法,然而在不损伤细胞膜正常功能的范围内,这一方法可以实现的最大载药量通常小于一微克药物每一百万个细胞。另外,注射后的细胞一般需要6-12小时以上才能充分迁移聚集到肿瘤部位。考虑到化疗药物的细胞毒性,在细胞迁移过程中,一旦药物提前泄漏,势必会影响载体细胞的正常功能,妨碍顺利递药。

针对以上问题,美国佐治亚大学谢晋教授课题组和合作者设计合成了一种基于二氧化硅的药物纳米胶囊。纳米胶囊主要包含药物与硅的填充内核以及外部包裹的二氧化硅外衣。该纳米胶囊可以快速被巨噬细胞吞入,达到16.6微克药物每一百万个细胞的载药量。基于药物分子多柔比星(doxorubicin)与二氧化硅的静电力作用,以及通过调节优化二氧化硅外衣的厚度,在纳米胶囊被细胞吞入后的12小时内,药物释放过程得到充分减缓,对细胞正常功能及靶向肿瘤的迁移过程无明显影响。进一步研究发现,吞入纳米胶囊的巨噬细胞呈现促炎的M1型,药物可以被持续释放到细胞外部,且部分药物是通过细胞分泌的外来体(exosome)释放而出。在U87MG神经胶质瘤异种移植肿瘤模型上,载有纳米胶囊的巨噬细胞展现出与空载正常的巨噬细胞相当的迁移聚集到肿瘤部位的能力。接受载有纳米胶囊的巨噬细胞治疗后,肿瘤内部因化疗药物引起的细胞凋亡程度显著提高,相较其他治疗对照组,肿瘤生长得到有效抑制。同时,治疗并未引起明显毒性。

研究者相信,装载纳米胶囊的巨噬细胞这一新的递药系统为基于细胞完成药物选择性递送的研发提供了一些新的思路,而且有望将其应用于癌症以外的其他疾病的治疗当中。相关论文在线发表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201805557)上。

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