一氧化氮通过新型脂质转运体提高针对GBM的靶向治疗作用 - 脑医汇 - 神外资讯

南京东南大学生物电子学国家重点实验室的Yang Liu等开发新型脂质体给药系统，成功地将NO前体药物靶向转运至肿瘤组织，提高对GBM细胞的靶向治疗效力。结果发表于2021年6月《Advanced Materials》在线。

——摘自文章章节

【Ref: Liu Y, et al. Adv Mater. 2021 Jul;33(30):e2101701. doi: 10.1002/adma.202101701. Epub 2021 Jun 9.】

研究背景

多形性胶质母细胞瘤（GBM）是中枢神经系统原发性侵袭性肿瘤，占所有脑胶质瘤的60%-70%，5年生存率低于6%。目前，GBM术后的化疗药物主要有吉非替尼、厄洛替尼和替莫唑胺。由于血脑肿瘤屏障（BBTB）及p-糖蛋白外排泵的耐药作用，造成上述化疗药物抗肿瘤效应减弱。有研究表明，高浓度一氧化氮（NO）引发的亚硝化应激可诱导肿瘤细胞凋亡，呈现可观的抗肿瘤潜力。但由于大多数NO缓释剂的半衰期短、生物利用度低和肿瘤靶向性差，从而限制体内抗肿瘤的疗效。南京东南大学生物电子学国家重点实验室的Yang Liu等开发新型脂质体给药系统（S1P/JS-K/Lipo），成功地将NO前体药物（JS-K）靶向转运至肿瘤组织，提高对GBM细胞的靶向治疗效力。结果发表于2021年6月《Advanced Materials》在线。

研究方法

该研究将JS-K作为NO前体药物，鞘氨醇-1-磷酸（S1P）作为脂质转运体外壳的靶向分子，制备S1P/JS-K/Lipo脂质转运体，设为实验组；将不含JS-K或S1P成分的对照脂质转运体为对照组。通过高效液相色谱（HPLC）评估在谷胱甘肽（GST）的不同浓度下S1P/JS-K/Lipo的稳定性和NO释放作用。采用CCK-8增殖试验检测不同组的细胞毒性，进一步评估U87MG细胞对S1P/JS-K/Lipo脂质体的摄取作用。基于单层脑微血管内皮细胞（bEnd3）和胶质瘤细胞（U87MG）的Transwell系统，进行体外实验评估S1P/JS-K/Lipo的BBTB穿透能力，并通过超声成像系统监测细胞内NO产生的结果。并构建U87MG-RFP荷瘤小鼠，采取免疫荧光、免疫组化结合超声成像等评估S1P/JS-K/Lipo的抗肿瘤作用。

图1. S1P/JS-K脂质体的设计和作用机制。a.S1P/JS-K/Lipo制备示意图。S1P=鞘氨醇-1-磷酸；JS-K=(O2-(2,4-dinitrophenyl)1-[(4-ethoxycarbonyl)piperazin-1-yl] diazen-1-ium-1,2-diolate)，NO供体。b.S1P/JS-K/Lipo与内皮细胞上S1PRs的特异性作用，S1P/JS-K/Lipo在胶质瘤肿瘤区域积累；S1P/JS-K/Lipo通过抑制P-糖蛋白，及凹窝介导的跨内皮细胞转运机制穿越BBTB；S1P/JS-K/Lipo穿过胶质瘤肿瘤细胞。c.显示，S1P/Lipo/Lipo被浓缩的GST酶激活，在肿瘤微环境中释放JS-K分子，持续产生微小NO气泡，引发抗肿瘤作用。

研究结果

研究结果显示，S1P/JS-K/Lipo在循环过程中保持较高的稳定性；在特定GST浓度的GBM组织中，可快速释放JS-K。CCK-8增殖试验表明，靶向S1P分子修饰JS-K/Lipo后，其胶质瘤细胞的IC50值显著降低（16.5g/mL），即S1P有效触发胶质瘤细胞对脂质体的摄取。免疫荧光显示，S1P分子通过凹窝蛋白-1（caveolin-1）介导的胞吞作用，增强内皮细胞的主动摄取能力。Transwell体外评估实验表明，与Lipo和JS-K/Lipo制剂相比，S1P/JS-K/Lipo制剂具有更高BBTB渗透性；结合超声成像显示，S1P/JS-K/Lipo脂质体制剂中，具有最高气泡回声强度，而且S1P/JS-K/Lipo对胶质瘤细胞的靶向杀伤作用极强。结果显示，在培养24小时后，S1P/JS-K/Lipo组中大于95%的细胞破碎。体外实验结果表明，S1P/JS-K/Lipo组的原位肿瘤给药后荧光强度最高，比对照组呈现显著的胶质瘤靶向作用及BBTB穿透性。超声成像显示，S1P/JS-K/Lipo组的荷瘤小鼠肿瘤区域有较强的声学信号，并在12小时后分布到整个神经胶质瘤肿瘤区域。治疗效应实验表明，S1P/JS-K/Lipo组在5次给药后所有荷瘤小鼠的肿瘤基本上全部消退，S1P/JS-K/Lipo给药期间小鼠体重无明显下降，S1P/JS-K/Lipo组的荷瘤小鼠存活率提高，22天存活率50%。而且，实验组和对照组均未观察到重要器官（心脏、肝脏、脾脏、肺或肾脏）损伤。组织切片显示，S1P/JS-K/Lipo组的神经胶质瘤有界限分明的边缘，未发现浸润到正常脑实质的迹象，而对照组具有明显的肿瘤细胞边缘浸润现象。

结论

总之，S1P/JS-K/Lipo在caveolin-1介导的胞内转运作用下可主动穿过BBTB，成功到达GBM组织。在肿瘤细胞中，GST催化JS-K产生NO有效杀伤GBM细胞，有望成为GBM的靶向治疗的途径。

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