2023年08月04日发布 | 662阅读
肿瘤

同型膜增强血脑屏障穿越和胶质母细胞瘤的靶向治疗

马超

安徽医科大学第二附属医院

徐涛

海军军医大学附属长征医院





































































































































江苏省人民医院神经外科的尤永平教授等构建纳米复合材料,可以有效地穿过BBB,选择性靶向GBM细胞,并在GBM病变处产生拉曼和荧光信号,引导晚期GBM的手术治疗;依靠光热疗法也可对早期GBM进行非手术治疗,显著延长小鼠的中位存活时间。结果发表于2023年3月的《Journal of the American Chemical Society》在线。


——摘自文章章节

Ref: Zhang H, et al. J Am Chem Soc. 2023 Mar 15;145(10):5930-5940. doi: 10.1021/jacs.2c13701. Epub 2023 Mar 3.


研究背景




血脑屏障(BBB)的穿越对于胶质母细胞瘤(GBM)的治疗至关重要,同型靶向是实现BBB穿越的有效策略。考虑到GBM细胞起源于脑神经胶质细胞,GBM细胞膜具有高效穿过BBB的潜力,同时保持同型肿瘤靶向的能力。基于上述原因,用GBM-PDTCM包裹可能是一种同时增强血脑屏障穿越和肿瘤靶向的新策略,从而为指导手术和非手术GBM治疗奠定基础。江苏省人民医院神经外科的尤永平教授等构建纳米复合材料(GBM-PDTCM@AuNRs),可以有效地穿过BBB,选择性靶向GBM细胞,并在GBM病变处产生拉曼和荧光信号,引导晚期GBM的手术治疗;依靠光热疗法(PTT)也可对早期GBM进行非手术治疗,显著延长小鼠的中位存活时间。结果发表于2023年3月的《Journal of the American Chemical Society》在线。


研究方法



作者通过用GBM-PDTCM包裹金纳米棒(AuNRs),形成纳米复合材料(GBM-PDTCM@AuNRs),通过检测其形态学、光学和光热学性质证明在PTT中的应用,用流式细胞术、激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)、体外BBB模型和TEM等方法检测纳米复合材料同型BBB穿越能力和肿瘤靶向性,通过小鼠体内的生物发光、荧光成像以及拉曼信号指导肿瘤的切除,最后根据AuNRs的光热效应在U-87 MG原位异种移植小鼠中检验其抗肿瘤效果。

研究结果



研究将U-87 MG细胞、Hela细胞和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)与GBM-PDTCM@AuNRs一起孵育,并用流式细胞术和CLSM分析,两个结果均显示U-87 MG细胞的荧光强度远强于Hela细胞;LysoGreen共定位显示GBM-PDTCM@AuNRs可以轻易被U-87MG细胞吸收并积累在溶酶体中,验证GBM-PDTCM@AuNRs能够靶向肿瘤细胞。随后通过体外BBB模型评估GBM-PDTCM@AuNRs的BBB穿越能力,结果显示GBM-PDTCM@AuNRs明显穿越BBB。


接着,进一步研究HCM@AuNRs、UCM@AuNRs和GBM-PDTCM@AuNRs的体内组织靶向,构建U-87 MG原位异种移植小鼠并静脉给药,荧光图像显示UCM@AuNRs和GBM-PDTCM@AuNRs处理小鼠的GBM组织中显示荧光,表明材料具有靶向GBM组织的能力。之后又通过TEM图像直接识别组织靶向性能,TEM显示在经GBM-PDTCM@AuNRs处理的U-87 MG原位异种移植小鼠的GBM组织中可以明显观察到GBM-PDTCM@AuNRs。这些结果都证实GBM-PDTCM@AuNRs可以有效地穿过BBB并在脑肿瘤部位蓄积。


由于GBM-PDTCM@AuNRs能够靶向GBM组织并产生双重信号,于是作者通过该纳米复合材料指导精确地手术切除晚期GBM。静脉注射GBM-PDTCM@AuNRs后,在小鼠大脑中检测到荧光信号与原位生物发光面积一致,表明荧光成像能够指导GBM手术。同时,从GBM组织中检测到拉曼信号用于进一步指导GBM手术,在拉曼信号引导的切除组织的H&E染色图像中观察到GBM组织的特征。


在验证体外生物相容性和体内安全性后,用U-87 MG细胞和原位异种移植小鼠进一步评估GBM-PDTCM@AuNRs诱导的PTT;细胞染色和活力检测结果表明,BM-PDTCM进一步促进AuNRs进入GBM细胞,从而增强AuNRs的光热效应。激光照射2分钟后检测肿瘤部的温度,从35.1°C升高到61.2°C,足以杀死肿瘤细胞。体内生物发光图像显示,GBM-PDTCM@AuNRs组在抑制原位GBM组织生长方面优于对照组,并与肿瘤体积的变化相对应,TUNEL染色也显示GBM细胞大量死亡。生存曲线显示GBM-PDTCM@AuNRs可将GBM原位异种移植小鼠的中位生存时间从25d延长至52d。


研究结论



综上所述,该研究构建的GBM-PDTCM@AuNRs纳米复合材料实现高效的BBB穿越和选择性GBM靶向。产生的荧光和拉曼信号可引导快速精确切除肿瘤。此外,通过静脉注射GBM-PDTCM@AuNRs提高光热治疗效果使小鼠的中位生存时间增加一倍,改善早期GBM的非手术治疗。受益于同型膜增强BBB穿越和GBM靶向,全期GBM可以用GBM-PDTCM@AuNRs以不同的方式治疗,为脑肿瘤的治疗提供潜在新思路。
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