湖北大学曹宇教授团队利用生细胞膜包被技术合成巨噬细胞-肿瘤杂交膜进行伪装增加BBB穿透能力和肿瘤靶向能力，通过调控缺氧诱导因子HIF-1α表达改善肿瘤缺氧微环境，并结合声敏剂吲哚菁绿合成材料ICG-siRNA@ZIF-8@JUM。体外和体内实验表明，ISZ@JUM显示出良好的BBB穿透性和脑肿瘤靶向能力，并实现了有效的基因沉默增强声动力治疗。结果发表于2023年6月的《ACS Applied Materials & Interfaces》杂志。

——摘自文章章节

胶质母细胞瘤（GBM）是一种恶性脑肿瘤，复发率和死亡率高，中位生存期差。声动力疗法（SDT）是利用超声波（US）触发声敏剂产生活性氧（ROS）从而杀死肿瘤细胞，因其具有较高的组织穿透深度和对正常组织忽略不计的损伤，在GBM治疗中具有巨大潜力。而SDT在GBM治疗中有以下障碍：（1）血脑屏障（BBB）和血脑肿瘤屏障（BBTB）的存在严重阻碍了声敏剂向脑肿瘤部位的有效递送；（2）缺氧肿瘤微环境可以大大增强恶性肿瘤的恶性程度以及对治疗的抵抗。湖北大学曹宇教授团队利用生细胞膜（CM）包被技术合成巨噬细胞-肿瘤杂交膜（JUM）进行伪装增加BBB穿透能力和肿瘤靶向能力，通过调控缺氧诱导因子（HIF）HIF-1α表达改善肿瘤缺氧微环境，并结合声敏剂吲哚菁绿（ICG）合成材料ICG-siRNA@ZIF-8@JUM（ISZ@JUM）。体外和体内实验表明，ISZ@JUM显示出良好的BBB穿透性和脑肿瘤靶向能力，并实现了有效的基因沉默增强声动力治疗。结果发表于2023年6月的《ACS Applied Materials & Interfaces》杂志。

作者采用一锅法合成ICG-siRNA@ZIF-8（ISZ）纳米材料（NPs），之后利用合成的巨噬细胞-肿瘤杂交膜（JUM）进行伪装得到ISZ@JUM，通过透射电子显微镜（TEM）、元素映射、X射线光电子能谱（XPS）等对其进行表征，研究在不同PH下稳定性，通过共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）和小动物体内荧光成像研究研究其BBB穿透能力和GBM靶向SDT的能力，最后通过动物体内实验研究其抗肿瘤作用。

作者采用一锅法合成ICG-siRNA@ZIF-8（ISZ）纳米材料（NPs），透射电子显微镜（TEM）结果显示ISZ具有球形结构，平均直径约为90nm，元素映射图像、X射线光电子能谱（XPS）分析证明了C、N、P、S、O和Zn元素的存在，表明ISZ的制备成功。X射线衍射（XRD）图谱表明ICG和siRNA基本不改变结晶度。随后研究了ISZ的pH响应ICG和siRNA的释放，结果表明PH越低ICG和siRNA释放的越快。然后用JUM伪装ISZ NP并用TEM与zeta电位检测分析，表明JUM包覆成功。

作者使用巨噬细胞膜（JM）和GBM癌细胞（U87）膜（UM）并以不同蛋白质量比融合，并用一对FRET荧光染料DiO和DiI进行标记UM，随着JM量的增加，观察到DiO恢复和DiI衰减的荧光，表明JM和UM成功融合，共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）图像也观察到JM和UM的融合。作者对用U87荷瘤小鼠进行体内荧光成像，结果表明不同融合比影响BBB穿透和肿瘤内积累，融合比为1:1时最佳（图1）。

图1：ISZ@JUM穿透BBB靶向GBM

作者以U87、HaCaT和4T1细胞系为模型，通过MTT法测定ISZ@JUM的细胞毒性发现在100μg/mL浓度以下，ISZ@JUM具有良好的生物相容性，并且在超声下显示出良好的SDT效率。之后使用使用2，7-二氯二氢荧光素二乙酸酯（DCFH-DA）探针测试了不同处理的U87细胞中的ROS水平，结果表明ISZ@JUM具有高效的US响应ROS生成能力。这些结果表明，ISZ@JUM可以作为GBM SDT的有效声敏剂（图2）。

图2：ISZ@JUM的SDT效果

作者首先拍摄BALB/c小鼠的荧光图像找到SDT的最佳时间窗为注射后24h，之后对小鼠进行分组处理，期间拍摄生物发光图像以监测肿瘤生长，观察到ISZ@JUM+US治疗组表现出最有效的肿瘤生长抑制作用，表明SDT效率良好且HIF-1α siRNA可以有效地抑制HIF-1α的表达，从而提高缺氧条件下的SDT效率。此外，在这些治疗期间没有观察到小鼠出现显著的体重变化，这表明ISZ@JUM引起的副作用相对较小。H&E、TUNEL染色图像表明ISZ@JUM诱导了GBM在体内有效的基因沉默从而增强SDT效果。HIF-1α、E-cadherin和VEGFA蛋白免疫荧光染色表明其蛋白的表达水平在ISZ@JUM处理的小鼠中均被有效抑制，与体外结果一致（图3）。作者还进行了血液分析和主要器官的H&E染色，结果表明，ISZ@JUM具有良好的生物安全性。

图3：ISZ@JUM治疗荷瘤小鼠

总之，作者制备的ISZ@JUM可以有效地在脑肿瘤部位积累，实现了GBM的有效SDT。该研究突出了同时穿透BBB和脑肿瘤靶向的新途径，实现了基因沉默增强的SDT，显示出巨大的临床应用潜力。