胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)是一種極具侵襲性和致死性的癌癥,治療選擇有限且預(yù)后極差,常因癥狀不明顯而被晚期診斷,導(dǎo)致患者治療選擇減少。其特征之一是致密的纖維化基質(zhì),主要由活化的胰腺星狀細(xì)胞(PSCs)驅(qū)動(dòng),這些細(xì)胞通過促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的過度沉積在纖維化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。這種致密的基質(zhì)形成了物理和生物屏障,阻礙藥物遞送、阻斷免疫細(xì)胞浸潤,并營造出免疫抑制的腫瘤微環(huán)境(TME),加速腫瘤進(jìn)展并導(dǎo)致治療抵抗。此外,未經(jīng)治療的PDAC常會轉(zhuǎn)移到肝臟,進(jìn)一步增加發(fā)病率和死亡率。目前的治療方法包括手術(shù)、化療、放療和免疫療法,但因基質(zhì)的阻礙和免疫抑制的TME,這些方法的效果不佳。因此,迫切需要?jiǎng)?chuàng)新的治療方法來改善患者的生存率和生活質(zhì)量。
針對上述問題,國立清華大學(xué)宋信文團(tuán)隊(duì)利用小鼠原位模型,開發(fā)了一種基于天然免疫引導(dǎo)的治療策略,用于靶向胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)。研究設(shè)計(jì)了一種口服治療診斷納米平臺,基于β-葡聚糖(βGlus)功能化的納米顆粒(NPs),其中包含一種βGlus-R848前藥,即免疫調(diào)節(jié)劑雷西喹莫(R848)通過活性氧(ROS)響應(yīng)的硫縮醛連接子與βGlus結(jié)合。該納米平臺通過重新編程腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(MΦ)從免疫抑制的M2表型轉(zhuǎn)變?yōu)榭鼓[瘤的M1表型,有效對抗免疫抑制的TME。βGlus通過與腸道微褶細(xì)胞(M細(xì)胞)及多種免疫細(xì)胞上的Dectin-1受體結(jié)合發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用,而R848則通過激活Toll樣受體7/8(TLR7/8)將腫瘤相關(guān)MΦ從M2表型重編程為M1表型,增強(qiáng)抗原呈遞和細(xì)胞毒性T細(xì)胞的招募與激活。此外,該平臺還結(jié)合了Ag2Te量子點(diǎn)(QDs)作為近紅外二區(qū)(NIR-II)成像探針,用于實(shí)時(shí)監(jiān)測小鼠模型中的腫瘤進(jìn)展和肝轉(zhuǎn)移。通過口服給藥后,納米顆粒通過與腸道Peyer斑中的Dectin-1受體結(jié)合進(jìn)入淋巴系統(tǒng),隨后被表達(dá)Dectin-1的內(nèi)源性MΦ吞噬,并在腫瘤微環(huán)境中因ROS水平升高而釋放R848,重塑TME,同時(shí)通過Ag2Te QDs實(shí)現(xiàn)NIR-II成像。該文章于2025年7月21日以《Innate Immunity-Guided Macrophage-Homing Nanoplatform for Oral Tumor Immunotherapy and Real-Time Deep-Tissue Imaging in Pre-Clinical Models》為題發(fā)表于《Advanced Materials》(DOI:10.1002/adma.202507607)。
圖1 研究示意圖
(1)βGlus-R848前藥的合成與表征
通過將酵母來源的βGlus的羥基(–OH)與丁二酸酐反應(yīng)引入羧基(–COOH),制備了羧基化βGlus,并利用ROS響應(yīng)的硫縮醛連接子構(gòu)建了前藥。1H NMR譜圖顯示硫縮醛連接子的特征峰(1.52、2.47、2.73和12.21 ppm),分別對應(yīng)–C(CH?)?、–CH?、–S–CH?和–COOH基團(tuán),質(zhì)譜檢測到m/z 251.041,與計(jì)算質(zhì)量252.050 Da一致,HPLC分析顯示純度大于98%。隨后,通過EDC和NHS在二氯甲烷溶液中將R848的氨基與硫縮醛連接子偶聯(lián),生成R848-硫縮醛綴合物,1H NMR譜圖顯示新的信號(2.47–2.51和2.71–2.74 ppm),分別對應(yīng)–CH?和–S–CH?基團(tuán),質(zhì)譜檢測到m/z 547.205,與計(jì)算質(zhì)量548.213 Da一致,HPLC分析顯示純度大于93%。最后,通過Steglich酯化反應(yīng)將R848-硫縮醛綴合物與羧基化βGlus連接,反應(yīng)后通過水溶液純化,F(xiàn)TIR譜圖(圖2a)顯示自由R848(3410和3689 cm?1)和βGlus(995和1724 cm?1)的特征峰,確認(rèn)成功偶聯(lián)。通過調(diào)整R848-硫縮醛/βGlus的重量比優(yōu)化偶聯(lián)效率(表1),當(dāng)比例為1.0:1.0時(shí),R848的載藥量(LC)約為24%,載藥效率(LE)為59.9 ± 1.1%,更高的比例未顯著增加LC,反而降低了LE,因此1.0:1.0為最佳比例,后續(xù)研究均使用此比例的前藥。
(2)Ag2Te量子點(diǎn)的合成與表征
Ag2Te量子點(diǎn)(QDs)因優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)常被用作NIR-II熒光探針。本研究采用熱注入法合成Ag2Te QDs,通過高溫反應(yīng)使銀(Ag)和碲(Te)前驅(qū)體形成納米顆粒。透射電子顯微鏡(TEM,圖2b)顯示,合成的QDs呈單分散球形,平均直徑為2.3 ± 0.4 nm。其超小尺寸(<5–6 nm)有利于體內(nèi)經(jīng)腎臟濾過和/或膽道清除,可通過尿液和糞便排泄。高分辨率TEM(HRTEM,圖2c)確認(rèn)了其單晶特性,顯示出清晰的晶格條紋,間距為0.23 nm,對應(yīng)Ag2Te的(?132)晶面。能量色散X射線光譜驗(yàn)證了Ag和Te的存在,確認(rèn)了合成成功。X射線衍射(XRD,圖2d)顯示與單斜相Ag2Te匹配的峰,因納米晶尺寸而展寬。光學(xué)特性表征(圖2e)顯示其吸收峰延伸至NIR區(qū)域,熒光發(fā)射峰位于約1500 nm。
圖2 βGlus-R848/Ag2Te NPs的體外表征。(a)R848、βGlus、βGlus-R848前藥、Ag2Te QDs及βGlus-R848/Ag2Te NPs的FTIR譜圖;(b)Ag2Te QDs的TEM圖像;(c)Ag2Te QDs的HRTEM圖像;(d)Ag2Te QDs的XRD圖譜與模擬Ag2Te數(shù)據(jù)對比;(e)Ag2Te QDs在正己烷中的吸收和熒光光譜;(f)βGlus-R848/Ag2Te NPs的TEM圖像;(g)βGlus-R848/Ag2Te NPs在SGF或SIF中孵育前后的粒徑和zeta電位(DLS測量);(h)βGlus-R848/Ag2Te NPs在SGF或SIF中孵育前后的NIR-II熒光圖像及相應(yīng)強(qiáng)度值;(i)βGlus-R848/Ag2Te NPs在0、50和100 μM H?O?中孵育后R848的釋放曲線,以及孵育結(jié)束時(shí)Ag2Te QDs的總累積釋放量。n.s.:無顯著差異(P > 0.05);*:P < 0.05;**:P < 0.01
(3)βGlus-R848/Ag2Te NPs的制備與表征
優(yōu)化后的βGlus-R848前藥與Ag2Te量子點(diǎn)混合后超聲并透析,形成βGlus-R848/Ag2Te NPs,最終選擇1.0:0.5的比例用于后續(xù)研究。TEM(圖2f)顯示NPs呈近球形,EDS確認(rèn)元素均勻分布。DLS測得粒徑為175.2 ± 3.8 nm,zeta電位為?19.2 ± 1.2 mV。FTIR(圖2a)確認(rèn)成功包載,R848和Ag2Te量子點(diǎn)的載藥量分別為10.5 ± 2.9%和17.3 ± 1.9%。在SGF和SIF中37℃孵育后,NPs的粒徑和zeta電位無顯著變化(圖2g),熒光強(qiáng)度穩(wěn)定(圖2h),表明其在胃腸條件下穩(wěn)定。HPLC分析顯示,NPs在高H?O?條件下R848釋放顯著增加(圖2i),NaOCl誘導(dǎo)的釋放量高于H?O?。ICP-MS分析表明Ag2Te量子點(diǎn)釋放依賴于ROS水平(圖2i),NPs具有雙重ROS響應(yīng)性釋放行為。
(4)βGlus-R848/Ag2Te NPs在巨噬細(xì)胞中的細(xì)胞毒性
本研究利用巨噬細(xì)胞(MΦ)作為βGlus-R848/Ag2Te NPs的移動(dòng)載體,依靠其天然免疫功能靶向腫瘤。使用RAW264.7細(xì)胞評估βGlus-R848/Ag2Te NPs及其組分(R848、Ag2Te量子點(diǎn))的細(xì)胞毒性。如圖3a所示,用濃度高達(dá)200 μg/mL的NPs或等量的游離R848或Ag2Te量子點(diǎn)處理的細(xì)胞,存活率均大于90%,表明毒性極低。因此,后續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)均采用200 μg/mL的NPs及其組分濃度。
(5)巨噬細(xì)胞對βGlus-R848/Ag2Te NPs的攝取
RAW264.7巨噬細(xì)胞與Alexa Fluor 633標(biāo)記的βGlus-R848/Ag2Te NPs共孵育,CLSM分析顯示,NPs被快速攝取,4小時(shí)后達(dá)到平臺期(圖3b、c)。用Dectin-1受體抑制劑laminarin預(yù)處理細(xì)胞顯著降低NPs攝取,表明Dectin-1受體在介導(dǎo)NPs攝取中起關(guān)鍵作用。巨噬細(xì)胞攝取NPs后,細(xì)胞內(nèi)ROS水平在6小時(shí)內(nèi)相對穩(wěn)定,9小時(shí)達(dá)到峰值(圖3d)。體內(nèi)分布結(jié)果顯示,口服給藥后,NPs在TME中于6小時(shí)達(dá)到平臺期(圖4c、圖5d、e)。TME中升高的ROS水平可能切割NPs中的ROS響應(yīng)性連接子,觸發(fā)R848在巨噬細(xì)胞內(nèi)的釋放(圖2i)。釋放后的R848可激活免疫途徑,如TLR7/8,這些受體主要位于巨噬細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。R848可將M2型腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞重編程為M1表型,增強(qiáng)其抗腫瘤能力。
圖3 βGlus-R848/Ag2Te NPs的細(xì)胞表征及NIR-II成像能力。(a)R848、Ag2Te量子點(diǎn)和βGlus-R848/Ag2Te NPs在RAW264.7細(xì)胞中的細(xì)胞毒性分析;(b)CLSM圖像及(c)對應(yīng)的平均熒光強(qiáng)度顯示RAW264.7細(xì)胞對βGlus-R848/Ag2Te NPs的內(nèi)吞攝取隨時(shí)間變化,分別在有無Dectin-1受體抑制劑laminarin預(yù)處理的情況下。βGlus-R848/Ag2Te NPs用Alexa Fluor 633標(biāo)記(紅色),溶酶體用LysoTracker(綠色)標(biāo)記,細(xì)胞核用Hoechst 33342(藍(lán)色)染色。(d)RAW264.7細(xì)胞經(jīng)βGlus-R848/Ag2Te NPs處理后隨時(shí)間變化的ROS水平;(e)流式細(xì)胞術(shù)分析M2型巨噬細(xì)胞經(jīng)βGlus、R848、Ag2Te量子點(diǎn)或βGlus-R848/Ag2Te NPs處理后CD86和CD206標(biāo)志物的表達(dá)水平;(f)免疫熒光染色的α-SMA在qPSCs、aPSCs及經(jīng)βGlus、R848、Ag2Te量子點(diǎn)或βGlus-R848/Ag2Te NPs處理的aPSCs中的定量分析;(g)用不同厚度的雞組織覆蓋含βGlus-R848/Ag2Te NPs的試管進(jìn)行深度依賴成像,比較IVIS和NIR-II成像及(h)對應(yīng)的信背比(SBR)。n.s.:無顯著差異(P > 0.05);*:P < 0.05;**:P < 0.01;***:P < 0.001
圖4 βGlus-R848/Ag2Te NPs的口服吸收途徑及體內(nèi)分布。(a)CLSM圖像展示βGlus-R848/Ag2Te NPs的吸收途徑,包括其與Peyer斑中M細(xì)胞的結(jié)合及隨后被內(nèi)源性巨噬細(xì)胞攝取;(b)口服給藥后血漿中R848濃度隨時(shí)間變化;(c)R848在胰腺腫瘤組織中隨時(shí)間積累;(d)給藥后6小時(shí)R848在主要器官中的分布。n.s.:無顯著差異(P > 0.05);*:P < 0.05;**:P < 0.01
圖5 βGlus-R848/Ag2Te NPs的腫瘤靶向和NIR-II成像能力。(a)在早期和晚期原位PDAC小鼠模型中評估βGlus-R848/Ag2Te NPs腫瘤靶向的實(shí)驗(yàn)時(shí)間線;(b)口服給藥后6小時(shí)從多個(gè)解剖角度進(jìn)行NIR-II成像,突出顯示在原發(fā)PDAC和肝轉(zhuǎn)移中的積累;(c)離體成像確認(rèn)βGlus-R848/Ag2Te NPs在胰腺腫瘤和肝轉(zhuǎn)移中的積累;(d)給藥后3、6、9和24小時(shí)的時(shí)間序列NIR-II成像及(e)對應(yīng)的熒光強(qiáng)度,顯示在6小時(shí)達(dá)到熒光峰值。S:胃;I:腸;P:胰腺;L:肝臟。n.s.:無顯著差異(P > 0.05);*:P < 0.05;**:P < 0.01
(6)體外免疫調(diào)節(jié)活性
IL-4誘導(dǎo)RAW264.7巨噬細(xì)胞極化為M2表型。經(jīng)βGlus-R848/Ag2Te NPs及其組分處理后,流式細(xì)胞術(shù)(圖3e)顯示,單獨(dú)使用Ag2Te量子點(diǎn)無顯著影響;而游離βGlus、游離R848或βGlus-R848/Ag2Te NPs處理顯著增加CD86?(M1)細(xì)胞比例,降低CD206?(M2)細(xì)胞百分比,提高M(jìn)1/M2比值。R848-硫縮醛綴合物的M1/M2比值低于游離R848,不可降解對照組低于ROS響應(yīng)性NPs,表明硫縮醛連接子降解對釋放活性R848及激活TLR7/8至關(guān)重要。βGlus-R848/Ag2Te NPs的免疫調(diào)節(jié)效果優(yōu)于游離βGlus或R848,顯示出協(xié)同作用,且提高了R848的溶解性、穩(wěn)定性和生物利用度,突出了其治療潛力。
(7)體外抗纖維化活性
胰腺星狀細(xì)胞(PSCs)在激活后通過過度沉積細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)調(diào)節(jié)PDAC纖維化腫瘤微環(huán)境,TGF-β1可驅(qū)動(dòng)其分化為增強(qiáng)纖維化的肌成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞。為評估體外抗纖維化效果,用TGF-β1激活小鼠PSCs 24小時(shí)(aPSCs),再分別用游離βGlus、R848、Ag2Te量子點(diǎn)或βGlus-R848/Ag2Te NPs處理24小時(shí),以靜止PSCs(qPSCs)和未處理的aPSCs作為對照。共聚焦激光掃描顯微鏡(CLSM)顯示,TGF-β1顯著上調(diào)了aPSCs中α-SMA的表達(dá),表明PDAC基質(zhì)中肌成纖維細(xì)胞的分化和ECM沉積增加(圖3f)。單獨(dú)使用Ag2Te量子點(diǎn)對α-SMA無影響,而βGlus、R848和βGlus-R848/Ag2Te NPs均降低了α-SMA的表達(dá),其中NPs的降低效果最為顯著,顯示出協(xié)同抗纖維化活性。這些結(jié)果表明,βGlus-R848/Ag2Te NPs可通過降低基質(zhì)密度有效減輕PDAC纖維化,緩解纖維化屏障后,這些NPs可能增強(qiáng)藥物滲透和免疫細(xì)胞浸潤到腫瘤微環(huán)境中,為PDAC治療提供了一種有前景的策略。
(8)βGlus-R848/Ag2Te NPs的體外NIR-II成像能力
體外實(shí)驗(yàn)比較了βGlus-R848/Ag2Te NPs的NIR-II成像性能與IVIS成像。實(shí)驗(yàn)中,毛細(xì)管(內(nèi)徑0.4 mm)裝有f-βGlus-R848/Ag2Te NPs(用于IVIS)或未標(biāo)記的βGlus-R848/Ag2Te NPs(用于NIR-II),置于不同厚度的雞胸組織下。IVIS成像采用640 nm激發(fā)和700 nm發(fā)射,NIR-II成像采用798 nm激發(fā)和1300 nm長通濾波器,圖像分析使用ImageJ軟件。
如圖3g所示,2 mm深度時(shí),IVIS和NIR-II均能成功成像;4 mm時(shí),IVIS失真,NIR-II清晰;6 mm時(shí),IVIS無法區(qū)分信號,NIR-II仍清晰;8 mm時(shí),IVIS無法檢測信號,NIR-II仍能識別樣本管。NIR-II成像在組織穿透和抗背景干擾方面優(yōu)于IVIS,能在6 mm深度清晰成像,而IVIS在超過2 mm時(shí)可靠性降低。NIR-II成像在所有測試深度上均優(yōu)于IVIS,信背比(SBR)更高,圖像更清晰(圖3h)。βGlus-R848/Ag2Te NPs表現(xiàn)出強(qiáng)大的NIR-II成像性能,可實(shí)現(xiàn)PDAC腫瘤生長、肝轉(zhuǎn)移及治療反應(yīng)的深部組織可視化,提高了成像質(zhì)量和數(shù)據(jù)可靠性。
(9)口服βGlus-R848/Ag2Te NPs的吸收途徑
在FVB小鼠模型中,通過將AK4.4細(xì)胞注入胰腺建立原位PDAC腫瘤,評估了口服βGlus-R848/Ag2Te NPs的體內(nèi)腫瘤靶向能力。實(shí)驗(yàn)小鼠口服f-βGlus-R848/Ag2Te NPs分散液后,如圖4a所示,大量NPs(綠色)選擇性靶向Peyer斑中的M細(xì)胞(紅色),可能通過NPs上的βGlus與M細(xì)胞上的Dectin-1受體相互作用。NPs與M細(xì)胞結(jié)合后穿過IEB,被下方巨噬細(xì)胞(紅色)吞噬,隨后βGlus-R848/Ag2Te@MΦ通過淋巴管進(jìn)入腸淋巴系統(tǒng)并到達(dá)全身循環(huán)。為評估其吸收是否依賴腸淋巴運(yùn)輸,實(shí)驗(yàn)小鼠在口服f-βGlus-R848/Ag2Te NPs前預(yù)先用環(huán)己酰亞胺(一種選擇性抑制淋巴運(yùn)輸?shù)幕衔铮┨幚?。預(yù)處理顯著降低了Peyer斑中M細(xì)胞及其下方巨噬細(xì)胞的NPs熒光,表明其吸收依賴淋巴運(yùn)輸。這些結(jié)果表明βGlus-R848/Ag2Te NPs能夠靶向M細(xì)胞,成功穿過IEB,并在腸淋巴系統(tǒng)中被內(nèi)源性巨噬細(xì)胞吞噬。
(10)通過βGlus-R848/Ag2Te@MΦ靶向遞送和腫瘤滯留R848
利用HPLC分析了口服給藥后βGlus-R848/Ag2Te NPs在PDAC荷瘤小鼠體內(nèi)的R848血漿濃度-時(shí)間曲線。如圖4b所示,口服后血漿中未檢測到R848,表明由巨噬細(xì)胞攜帶的NPs在全身循環(huán)中有效保護(hù)了藥物。由于血液中的ROS水平顯著低于腫瘤局部區(qū)域,因此βGlus-R848/Ag2Te NPs@MΦ中的ROS響應(yīng)性硫縮醛連接子在運(yùn)輸過程中保持穩(wěn)定,防止藥物過早釋放。這種穩(wěn)定性確保了精準(zhǔn)的腫瘤靶向,使得腫瘤部位的高ROS濃度能夠觸發(fā)NPs中藥物的可控釋放??诜o藥后,監(jiān)測了R848在PDAC腫瘤中的滯留情況。在2、4、6、8、24和48小時(shí)測量濃度,結(jié)果顯示R848在6小時(shí)達(dá)到峰值(圖4c)。此時(shí)評估了R848在主要器官中的分布(圖4d),發(fā)現(xiàn)其在PDAC腫瘤中積累最高。這些結(jié)果表明βGlus-R848/Ag2Te@MΦ能夠高效地將R848選擇性遞送并滯留在腫瘤部位,突出了由內(nèi)源性巨噬細(xì)胞攜帶的βGlus-R848/Ag2Te NPs的腫瘤靶向潛力,這可能是由先天免疫信號引導(dǎo)的。
(11)βGlus-R848/Ag2Te@MΦ的腫瘤靶向能力的NIR-II成像評估
在早期和晚期PDAC小鼠模型中,通過NIR-II成像評估了βGlus-R848/Ag2Te@MΦ的腫瘤靶向能力(圖5a)。早期PDAC通過注射1×10? AK4.4細(xì)胞誘導(dǎo),7天后形成原位腫瘤且無轉(zhuǎn)移;晚期PDAC通過注射2×10? AK4.4細(xì)胞建立,10天后出現(xiàn)肝轉(zhuǎn)移??诜o藥后6小時(shí)進(jìn)行多角度NIR-II成像。如圖5b所示,背面視圖可部分顯示原發(fā)PDAC(6.3 mm),但無法檢測到肝轉(zhuǎn)移(9.3 mm)。右側(cè)視圖可檢測到晚期PDAC中深度約5.6 mm的肝轉(zhuǎn)移,但視角有限;左側(cè)視圖可清晰顯示早期和晚期PDAC中深度較淺(4.5 mm)的原發(fā)腫瘤。腹面視圖在晚期疾病中對深度約4.3 mm的肝轉(zhuǎn)移檢測對比度強(qiáng)。這些結(jié)果表明βGlus-R848/Ag2Te@MΦ能夠選擇性地可視化原發(fā)和轉(zhuǎn)移部位。健康小鼠的胰腺或肝臟未出現(xiàn)熒光,證實(shí)了其離靶積累可忽略不計(jì)。離體成像(圖5c)證實(shí)健康對照組的胰腺或肝臟無熒光,表明離靶積累極少。在PDAC荷瘤小鼠中,早期腫瘤在胰腺有顯著攝取,晚期疾病在胰腺腫瘤和肝轉(zhuǎn)移中熒光顯著增加。
為確認(rèn)腫瘤靶向依賴于βGlus而非F-127涂層,早期PDAC小鼠接受了F-127涂層的Ag2Te量子點(diǎn)處理,并在給藥后6小時(shí)進(jìn)行成像。無論是體內(nèi)還是離體成像,胰腺病變中均未檢測到熒光;相反,量子點(diǎn)主要定位于胃和腸道,肝臟僅有微弱信號。這一對照實(shí)驗(yàn)證實(shí)了F-127單獨(dú)不能介導(dǎo)腫瘤靶向,突出了βGlus在驅(qū)動(dòng)腸道M細(xì)胞選擇性攝取和隨后腫瘤積累中的關(guān)鍵作用。
為了解βGlus-R848/Ag2Te NPs的時(shí)間分布,在給藥前及給藥后3、6、9和24小時(shí)進(jìn)行NIR-II成像。成像結(jié)果顯示,Ag2Te量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度在原發(fā)PDAC腫瘤和轉(zhuǎn)移性肝部位于給藥后6小時(shí)達(dá)到峰值(圖5d、e),與PDAC腫瘤中檢測到的NPs攜帶的R848最高濃度相吻合(圖4c)。這些結(jié)果表明,口服給藥后6小時(shí)是利用NIR-II成像評估早期和晚期PDAC治療效果的最佳時(shí)間窗口。
(12)口服βGlus-R848/Ag2Te NPs的劑量依賴性效應(yīng)
早期原位PDAC小鼠模型中,小鼠接受單劑量(第7天)、雙劑量(第7天和第9天)和三劑量(第7天、第9天和第11天)的口服βGlus-R848/Ag2Te NPs治療(圖6a)。到第21天,腫瘤重量減少顯示出劑量依賴性,三劑量組抑制效果最顯著(圖6b),所有劑量組小鼠體重保持穩(wěn)定(圖6c)。基于此,選擇三劑量方案進(jìn)一步研究其在早期和晚期PDAC模型中的抗腫瘤效果,對照組包括未處理小鼠及接受游離βGlus或游離R848治療的小鼠。
早期PDAC模型中,小鼠在腫瘤接種后第7天、第9天和第11天接受三次口服βGlus-R848/Ag2Te NPs(圖6a)。游離βGlus或游離R848處理僅表現(xiàn)出有限的腫瘤生長抑制(圖6d、e),而βGlus-R848/Ag2Te NPs顯著優(yōu)于所有對照處理,各組小鼠體重?zé)o明顯變化(圖6f)。這些結(jié)果突出了βGlus功能化NPs的優(yōu)越抗腫瘤效果,其被巨噬細(xì)胞優(yōu)先攝取(圖4a),作為高效的細(xì)胞載體,βGlus-R848/Ag2Te@MΦ在先天免疫信號引導(dǎo)下選擇性地在腫瘤部位積累,顯示出調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境的潛力。
流式細(xì)胞術(shù)分析顯示,游離βGlus或游離R848處理使TME中的巨噬細(xì)胞極化發(fā)生部分轉(zhuǎn)變(圖6g),而βGlus-R848/Ag2Te NPs表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng),使M1樣巨噬細(xì)胞比例最高,M2樣巨噬細(xì)胞比例最低,M1/M2比值最大。這些結(jié)果表明βGlus-R848/Ag2Te@MΦ在將腫瘤相關(guān)M2樣巨噬細(xì)胞重編程為抗腫瘤M1樣表型方面具有強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)能力,從而將TME從免疫抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槊庖呒せ顮顟B(tài),抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移。
通過α-SMA免疫組化染色和Masson三色染色分別評估CAFs活性和膠原蛋白沉積。如圖6h所示,βGlus-R848/Ag2Te NPs處理顯著降低了α-SMA表達(dá),表明抑制了CAFs的激活和增殖,同時(shí)膠原蛋白沉積顯著減少,反映了基質(zhì)重塑。βGlus-R848/Ag2Te NPs治療促進(jìn)了CD3? T細(xì)胞的浸潤和顆粒酶B的分泌,增加了腫瘤細(xì)胞凋亡,經(jīng)TUNEL實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。此外,F(xiàn)OXP3和Gr-1免疫染色顯示,治療后TME中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)和髓系來源的抑制細(xì)胞(MDSCs)顯著減少。這些結(jié)果突出了βGlus-R848/Ag2Te@MΦ納米平臺的治療潛力,其不僅激活了具有抗腫瘤活性的免疫細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞),還減少了關(guān)鍵的免疫抑制細(xì)胞群體。通過同時(shí)靶向纖維化基質(zhì)和免疫抑制的TME,該平臺有效緩解了免疫抑制,增強(qiáng)了抗腫瘤免疫,從而提高了整體治療效果。
圖6 早期PDAC模型中βGlus-R848/Ag2Te NPs的抗腫瘤效果及腫瘤微環(huán)境調(diào)節(jié)。(a)建立早期和晚期PDAC模型及相應(yīng)治療時(shí)間線;(b)不同劑量治療后小鼠腫瘤重量;(c)治療后小鼠體重變化;(d)不同治療組腫瘤重量;(e)不同治療組腫瘤照片;(f)不同治療方案后小鼠體重變化;(g)治療后腫瘤組織中CD86和CD206標(biāo)志物的表達(dá)水平;(h)腫瘤組織的組織學(xué)分析,包括α-SMA、Masson三色、CD3、顆粒酶B、TUNEL、FOXP3和Gr-1染色。n.s.:無顯著差異(P > 0.05);*:P < 0.05;**:P < 0.01;***:P < 0.001
(13)晚期PDAC模型中βGlus-R848/Ag2Te NPs的治療效果
在晚期PDAC模型中,小鼠在腫瘤接種后第10天、第12天和第14天接受三次口服βGlus-R848/Ag2Te NPs(圖6a)。與對照組相比,該治療顯著抑制了原發(fā)腫瘤的生長(圖7a、b),并顯著減少了肝轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)的數(shù)量(圖7c),小鼠體重?zé)o顯著變化(圖7d)。通過流式細(xì)胞術(shù)分析評估βGlus-R848/Ag2Te NPs是否能夠通過巨噬細(xì)胞靶向遞送重編程原發(fā)腫瘤微環(huán)境中的巨噬細(xì)胞極化。結(jié)果顯示,治療組的巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出明顯的免疫激活表型,M1樣巨噬細(xì)胞增加,M2樣巨噬細(xì)胞減少,M1/M2比值在所有組中最高(圖7e)。這些結(jié)果突出了βGlus-R848/Ag2Te NPs通過巨噬細(xì)胞靶向免疫調(diào)節(jié)抑制腫瘤進(jìn)展和預(yù)防轉(zhuǎn)移的治療潛力。
圖7 晚期PDAC模型中βGlus-R848/Ag2Te NPs的抗腫瘤效果及腫瘤微環(huán)境調(diào)節(jié)。(a)原發(fā)腫瘤重量;(b)不同治療組腫瘤照片;(c)治療后觀察到的肝轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)數(shù)量;(d)治療后實(shí)驗(yàn)小鼠體重變化;(e)治療后原發(fā)腫瘤組織中CD86和CD206標(biāo)志物的表達(dá)水平。n.s.:無顯著差異(P > 0.05);*:P < 0.05;**:P < 0.01;***:P < 0.001
(14)2.15 NIR-II成像用于實(shí)時(shí)監(jiān)測治療進(jìn)展
小鼠在βGlus-R848/Ag2Te NPs治療的不同階段接受NIR-II成像。成像時(shí)間點(diǎn)包括首次給藥后6小時(shí)(圖5d、e)、第三次給藥后6小時(shí)以及第三次給藥后10天(圖6a)。實(shí)驗(yàn)小鼠左側(cè)成像顯示,經(jīng)βGlus-R848/Ag2Te NPs治療后,原發(fā)腫瘤的熒光強(qiáng)度發(fā)生變化。健康對照小鼠未檢測到熒光,確認(rèn)正常胰腺組織中無NPs積累(圖8a)。早期和晚期PDAC小鼠的熒光強(qiáng)度逐漸下降,與治療后腫瘤消退一致(圖6d和圖7a),這可能歸因于先天免疫引導(dǎo)的巨噬細(xì)胞靶向介導(dǎo)的NPs積累減少。圖8b展示了腹側(cè)成像以評估治療后肝轉(zhuǎn)移的進(jìn)展。健康和早期PDAC小鼠未檢測到熒光,表明肝臟中無βGlus-R848/Ag2Te@MΦ積累且無轉(zhuǎn)移。晚期PDAC小鼠肝臟內(nèi)的熒光強(qiáng)度逐漸下降,手術(shù)暴露肝臟的大體解剖照片(圖S17)確認(rèn)了熒光的解剖來源,表明治療干預(yù)抑制了腫瘤轉(zhuǎn)移。這些成像結(jié)果表明,βGlus-R848/Ag2Te NPs不僅具有治療效果,還作為有效的成像劑,能夠?qū)崟r(shí)可視化深部組織PDAC進(jìn)展和肝轉(zhuǎn)移。這種口服給藥的腫瘤靶向系統(tǒng)結(jié)合了治療活性與成像能力,成為PDAC治療的有前景的治療診斷納米平臺。
圖8 NIR-II成像實(shí)時(shí)監(jiān)測治療進(jìn)展。(a)左側(cè)成像顯示βGlus-R848/Ag2Te NPs在原發(fā)腫瘤中的積累及治療后腫瘤消退,熒光強(qiáng)度發(fā)生變化;(b)腹側(cè)成像揭示肝轉(zhuǎn)移中NPs的存在減少,表明治療抑制了腫瘤擴(kuò)散,熒光強(qiáng)度相應(yīng)變化。S:胃;I:腸;P:胰腺;L:肝臟。n.s.:無顯著差異(P > 0.05);*:P < 0.05;**:P < 0.01
本研究中,口服給藥的βGlus-R848/Ag2Te NPs被腸道駐留巨噬細(xì)胞選擇性攝取,經(jīng)淋巴系統(tǒng)進(jìn)入全身循環(huán)。這一過程使βGlus-R848/Ag2Te@MΦ能夠自然靶向原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移病灶,可能受先天免疫反應(yīng)的促炎信號引導(dǎo),從而增強(qiáng)靶向遞送。在腫瘤部位,腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞從免疫抑制的M2表型被重編程為免疫激活的M1狀態(tài),促進(jìn)基質(zhì)纖維化降解,增強(qiáng)T細(xì)胞浸潤,將腫瘤微環(huán)境從免疫抑制轉(zhuǎn)變?yōu)槊庖呒せ?,最終提高早期和晚期纖維化PDAC的治療效果。此外,該腫瘤靶向納米平臺集成的NIR-II成像能力,可實(shí)時(shí)監(jiān)測深部組織PDAC及肝轉(zhuǎn)移的治療反應(yīng),凸顯其在有效治療和持續(xù)疾病監(jiān)測中的潛力。
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