河南大学生命科学学院河南-麦考瑞大学生物医学创新联合中心的Muhammad Ismail等将二-吡啶酮-4,4-二甲基-3-硫代氨基甲酸酯整合到针对GBM治疗的新仿生纳米颗粒中，克服Dp44mT的局限性。将Dp44mT与A2A腺苷受体激动剂共同加载，主动靶向并穿过血脑屏障，使Dp44mT特异性递送至GBM细胞；并利用铜预处理肿瘤细胞，显著阻止原位GBM生长，最大限度地延长动物的中位生存时间。结果发表于2022年8月的《Biomaterials》在线。
——摘自文章章节
【Ref: Ismail M, et al. Biomaterials. 2022 Oct;289:121760. doi: 10.1016/j.biomaterials.2022.121760. Epub 2022 Aug 28.】
多形性胶质母细胞瘤（GBM）是常见的高度恶性的脑肿瘤，预后不良。GBM呈弥漫浸润性，手术不能完全切除肿瘤；而替莫唑胺受到肿瘤耐药性的限制，GBM存在高复发风险。当前标准手术、放疗和化疗的多模式组合治疗只能将GBM的中位生存期延长14.6个月；因此，人们一直在寻找新的治疗方法。金属螯合疗法对铁过载疾病和意外的金属中毒有较高的治疗价值。已有学者对神经退行性疾病进行金属平衡调节探索，重点是限制氧化压力引起的细胞损伤和疾病进展。螯合疗法在癌症治疗上已得到广泛关注，因为癌细胞的增殖、血管生成和转移需要金属铁（Fe）和铜（Cu）。通过螯合剂，选择性升高靶向癌细胞的（Cu），诱导肿瘤毒性活性氧（ROS）治疗GBM可能成为潜在的新方法。河南大学生命科学学院河南-麦考瑞大学生物医学创新联合中心的Muhammad Ismail等将二-吡啶酮-4,4-二甲基-3-硫代氨基甲酸酯（Dp44mT）整合到针对GBM治疗的新仿生纳米颗粒（NPs）中，克服Dp44mT的局限性。将Dp44mT与A2A腺苷受体激动剂（regadenoson，Reg）共同加载，主动靶向并穿过血脑屏障（BBB），使Dp44mT特异性递送至GBM细胞；并利用铜预处理肿瘤细胞，显著阻止原位GBM生长，最大限度地延长动物的中位生存时间。结果发表于2022年8月的《Biomaterials》在线。
研究者首先利用肿瘤缺氧成像剂二乙酰-双（4-甲基硫代半碳酸盐）铜II（Cu(II)-ATSM），在小鼠体内形成铜富集的原位GBM肿瘤。随后应用二-吡啶酮-4,4-二甲基-3-硫代氨基甲酸酯（Dp44mT），基于仿生红细胞（RBC）膜的纳米平台优化穿越BBB和血液循环时间，通过有效的pH控制Dp44mT释放促进胶质瘤的主动靶向，使用血管肽-2（Ang-M）对红细胞膜功能化。Ac-DEX聚合物内核包含A2A腺苷受体激动剂regadenson；基于上述组件构建靶向Ang-MNP@（Dp44mT/Reg）NPs。采用Cu肿瘤负载方法与仿生纳米封装相结合，使用细胞摄取分析、体外细胞毒性、细胞凋亡、Western Blot、血脑屏障穿透能力检测以及进一步在小鼠原位肿瘤模型中肿瘤生长抑制的验证方法，对该纳米颗粒的血脑屏障透过性、安全性和治疗有效性进行评估。
在成功合成Ang-MNPs@（Dp44mT/Reg）双重靶向纳米颗粒后，研究者利用流式细胞仪和共聚焦激光扫描显微镜观察发现，靶向纳米颗粒在肿瘤细胞内摄取率提高，而且Ang肽功能化后的纳米颗粒表现铜螯合介导的细胞毒性更高，细胞内ROS水平比非靶向高。
将靶向Ang-MNPs@（Dp44mT/Reg）与Cu（II）-gluconate共同孵化，与不含Cu（II）-gluconate的Ang-MNPs@（Dp44mT/Reg）处理相比，U87MG细胞的凋亡率高出3.6倍（61.96%）；用MNP@（Dp44mT/Reg）、NP@（Dp44mT/Reg）或单独的Dp44mT、均Cu（II）-gluconate处理GBM细胞，分别表现53.73%、42.68%和57.95%的细胞凋亡率。此外，Western Blot发现，Ang功能化NPs处理的U87MG细胞展示更高的裂解caspase-3和Bax蛋白表达，而抗凋亡的Bcl-2蛋白的表达受到明显抑制。
研究者利用小鼠静脉给药的方式，发现Ang-MNPs@（Reg/Dp44mT）在血液中的循环时间明显长于NPs@（Reg/Dp44mT）或游离Dp44mT；而且靶向Ang-MNPs@（Dp44mT/Reg）NPs的Dp44mT的肿瘤蓄积达到每克组织注射剂量的近8.64%（ID/g），分别为2.01-、1.66-、2.67-和7.2倍于Ang-MNPs@（Dp44mT）、MNPs@（Dp44mT/Reg）、非RBC-NPs@（Dp44mT/Reg）和游离Dp44mT的水平，用Ang-MNPs@（Reg/Cy5）处理的小鼠显示的BBB渗透率特别高和颅内累积的水平更高。
通过口服Cu（II）-ATSM致使GBM中Cu累积水平提高，构建Cu负载的GBM原位荷瘤小鼠模型。在此基础上，研究者发现，采用静脉注射纳米颗粒处理非Cu负载的GBM，Dp44mT仅轻微延缓肿瘤生长；但在富含Cu的U87MG-Luc小鼠中，GBM的生长明显受到抑制；靶向Ang-MNPs@（Dp44mT/Reg）NPs对GBM生长的抑制作用最强；Kaplan-Meier生存曲线分析显示，Ang-MNPs@（Dp44mT/Reg）NPs组荷瘤小鼠的生存率最高，中位生存时间为59天，比MNPs@（Dp44mT/Reg）组49天、NPs@（Dp44mT/Reg）组43天、Dp44mT含铜GBM组44天、Dp44mT不含铜GBM组36天或PBS组27天，均明显延长。在治疗过程中，小鼠具有稳定和正常的白细胞、红细胞和血小板水平，小鼠的体重未见明显下降，表明该靶向纳米颗粒具有良好的生物相容性。
综上所述，该研究构建的Ang-MNPs@（Dp44mT/Reg）NPs靶向纳米颗粒通过靶向血脑屏障和肿瘤组织的元件，增加肿瘤铜负荷，在原位U87MG胶质瘤小鼠模型中成功抑制GBM的生长，并大大延长小鼠的生存时间，是未来GBM治疗的潜在方法和手段。
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