在腫瘤治療領域，盡管傳統(tǒng)脂質體作為藥物遞送系統(tǒng)已經(jīng)取得一定進展，但受困于腫瘤微環(huán)境的復雜性，抗癌藥物仍舊無法實現(xiàn)在腫瘤部位的有效蓄積。同時，作為脂質體構建材料的膽固醇和聚乙二醇(PEG)被認為是把雙刃劍，其應用始終存在無法克服的缺陷。因此，本研究設計開發(fā)了一種基于人參皂苷Rh2的多功能脂質體系統(tǒng)(Rh2-lipo)，可以有效解決上述傳統(tǒng)脂質體所面臨的挑戰(zhàn)。

One stone four birds— A novel liposomal delivery system multi-functionalized with ginsenoside Rh2 for tumor targeting therapy

Chao Hong, Jianming Liang, Jiaxuan Xia, Ying Zhu, Yizhen Guo, Anni Wang, Chunyi Lu, Hongwei Ren, Chen Chen, Shiyi Li, Dan Wang, Huaxing Zhan, Jianxin Wang*

Nano?Micro Lett.(2020)12:129

本文亮點

1.?巧妙利用中藥活性成分人參皂苷的多功能性，藥輔兩用，一石四鳥，不僅可以發(fā)揮其自身抗腫瘤和免疫調節(jié)作用，而且代替膽固醇和聚乙二醇作為脂質體關鍵膜材，與葡萄糖轉運體結合提高腫瘤靶向性，從而賦予脂質體高穩(wěn)定性、長循環(huán)、主動靶向和免疫調節(jié)等多種功能，同時大大簡化了制備工藝，具有良好的產業(yè)化前景。

2.?將人參皂苷Rh2和化療藥物紫杉醇高效共遞送至腫瘤部位，人參皂苷通過改善腫瘤抑制免疫微環(huán)境，消除腫瘤細胞生長的“土壤”，同時對化療藥物起到增敏作用，增加其對腫瘤細胞的穿透性和殺傷作用。研究結果為中西抗腫瘤藥物的靶向遞送和發(fā)揮協(xié)同作用提供了新的機制和策略。

內容簡介

復旦大學藥學院王建新教授團隊基于人參皂苷與膽固醇結構的相似性，即其糖苷配基具有與膽固醇類似的類固醇結構，推想并證明了人參皂苷具有改善磷脂雙分子層物理化學性質的作用，具有代替膽固醇成為脂質體膜材的潛力。此外，人參皂苷已被證實為葡萄糖相關轉運蛋白的底物，而該類蛋白在大部分類型的腫瘤細胞中均高表達，因此人參皂苷能夠通過與葡萄糖轉運蛋白的相互作用，協(xié)助脂質體在腫瘤部位蓄積。同時，人參皂苷具有顯著地抗腫瘤活性，并且常與一線抗癌藥物聯(lián)合使用起到減毒增效的作用。其中，以人參皂苷Rh2最為典型，越來越多的證據(jù)表明Rh2是一款具有巨大潛能的抗腫瘤藥物。

因此，本研究基于人參皂苷Rh2獨特的物理化學性質和抗癌活性，利用其藥輔兩用的雙重作用，設計了一種以Rh2作為脂質體膜材的新型納米載體，以克服目前脂質體在臨床應用中所面臨的主要問題。一方面人參皂苷Rh2取代膽固醇作為膜材，保持和改善脂質體結構的穩(wěn)定性，并成功解決臨床上因膽固醇誘導“補體介導的過敏反應”，導致患者肺動脈高壓等心肺副作用的問題；同時， Rh2作為膜材可賦予脂質體多功能性，包括長循環(huán)功能和腫瘤靶向作用，從而增強脂質體靶向遞送效率，并且因制備時無需再添加PEG和靶向配體，極大簡化了脂質體的制備工藝過程；另一方面Rh2作為藥物，可發(fā)揮其多機制多靶點的抗腫瘤活性，逆轉腫瘤微環(huán)境的免疫缺陷狀態(tài)，并輔助化療藥物增效減毒，實現(xiàn)協(xié)同抗腫瘤作用。

圖文導讀

I?人參皂苷Rh2作為膜材-增強脂質體穩(wěn)定性

本文首先采用自旋標記和順磁共振技術從理論上證明了人參皂苷Rh2代替膽固醇作為脂質體膜材的潛力，即Rh2不僅具有調節(jié)磷脂分子有序排列的作用，增加脂質體的穩(wěn)定性，還能夠明顯增強脂質體膜的疏水性從而有效抵御外部環(huán)境變化。?接著，通過薄膜水化法制備了Rh2-lipo，并對其進行表征，其基本特征與穩(wěn)定性和傳統(tǒng)膽固醇脂質體(C-lipo)相似。選取紫杉醇(PTX)為模型藥物，對Rh2-lipo的載藥效率進行考察，結果顯示Rh2-lipo與C-lipo對于模型藥物PTX具有相似的包封率和載藥量，并且藥物泄漏試驗表明Rh2-lipo能夠更好的阻止藥物從脂質體中泄漏，Rh2-lipo具有更高的載藥穩(wěn)定性(圖1)。

圖1.?(a，b)膽固醇和Rh2與磷脂作用的順磁共振譜圖，(c)Rh2-lipo的粒徑穩(wěn)定性(d)SEM圖，(e)載PTX的Rh2-lipo的粒徑穩(wěn)定性，(f)藥物從Rh2-lipo中的泄漏曲線圖。

II?人參皂苷Rh2作為膜材-增加脂質體長循環(huán)效果

隨后，對Rh2-lipo的功能性進行考察發(fā)現(xiàn)Rh2-lipo的體內消除速率明顯慢于C-lipo，其半衰期t1/2γ甚至與PEG化的脂質體相當，說明Rh2-lipo具有良好的長循環(huán)作用。進一步利用SDS-PAGE和LC-MS/MS技術分析Rh2-lipo表面吸附蛋白冠成分，發(fā)現(xiàn)其長循環(huán)作用源于Rh2-lipo可以有效減少脂質體表面調理素蛋白的吸附，并且增加反調理素蛋白的吸附(圖2)。

圖2.?(a)載DID的Rh2-lipo的藥動學曲線圖，(b)Rh2-lipo表面蛋白冠的SDS-PAGE圖，(c)蛋白冠成分分類圖，(d)最豐富蛋白冠成分熱圖。

III?人參皂苷Rh2作為膜材-增強脂質體的腫瘤主動靶向作用

細胞攝取試驗揭示Rh2-lipo與腫瘤細胞葡萄糖轉運體之間存在相互作用，Rh2可作為靶頭實現(xiàn)脂質體的主動靶向作用；因此，基于Rh2-lipo的長循環(huán)作用和主動靶向作用，在建立的小鼠乳腺癌腫瘤模型中，Rh2-lipo比C-lipo具有更出色的體內腫瘤靶向性(圖3)。

圖3.?(a)小動物活體成像圖譜，(b，c)Rh2-lipo在腫瘤部位的蓄積，(d)Rh2-lipo的組織分布圖，(d，f)Rh2-lipo的細胞攝取。

IV?載PTX的Rh2-lipo的體內/外抗腫瘤效果

基于Rh2-lipo的多功能性，以PTX作為模型藥物，考察PTX-Rh2-lipo的實際抗腫瘤藥效。首先，體外MTT結果表明PTX-Rh2-lipo的IC50值顯著低于PTX-C-lipo和游離PTX；細胞凋亡試驗進一步驗證了這一效果，PTX-Rh2-lipo具有最佳促腫瘤細胞凋亡作用。進一步建立小鼠原位乳腺癌模型考察PTX-Rh2-lipo的體內抗腫瘤效果，結果顯示PTX-Rh2-lipo表現(xiàn)出非常出色的抗腫瘤活性，其抗腫瘤效果遠超市售PTX脂質體制劑力撲素?，同時Rh2與PTX聯(lián)用還體現(xiàn)增效減毒的作用(圖4，圖5a，b)。

圖4. (a，b)PTX-Rh2-lipo的MTT圖，(c，d)PTX-Rh2-lipo的細胞凋亡。

V?Rh2-lipo改善腫瘤微環(huán)境結構并逆轉腫瘤免疫缺陷狀態(tài)

針對PTX-Rh2-lipo極佳的抗腫瘤效果，對其抗腫瘤機制進一步分析發(fā)現(xiàn)：首先Rh2-lipo能夠改善腫瘤微環(huán)境結構，有效降低腫瘤血管密度，使血管分布正?；档湍[瘤相關成纖維細胞和膠原細胞的表達，拆除它們對腫瘤細胞的保護作用，從而增強藥物在腫瘤中的滲透性(圖5)。

另一方面，Rh2-lipo能夠有效改變腫瘤免疫缺陷的微環(huán)境，其通過降低Treg、MDSC等免疫抑制細胞的蓄積，引導腫瘤微環(huán)境中M2型TAM向M1型TAM轉化，達到提升CD8+T細胞浸潤量的效果，起到免疫治療與化療協(xié)同抗腫瘤的作用(圖6)。

圖5.?(a)PTX-Rh2-lipo抑制腫瘤生長曲線圖，(b)動物體重變化曲線圖，(c)腫瘤血管、成纖維細胞、膠原表達和分布圖。

圖6.?腫瘤微環(huán)境中(a)CD4+、CD8+T細胞表達，(b)MDSC細胞表達，(c)Treg細胞表達，(d，e)TAM-M1、M2細胞表達，(f，g)IL6、IL10表達。

作者簡介

洪超

本文第一作者

復旦大學藥學院?博士

▍主要研究領域

基于疾病特征的靶向遞藥系統(tǒng)的研究；新型生物制劑的開發(fā)。

▍主要研究成果

近年來共發(fā)表高水平SCI論文17篇，其中以第一作者發(fā)表7篇，總被引245次。獲得授權多項中國及國際發(fā)明專利?，F(xiàn)為美國俄亥俄州立大學博士后研究員，致力于針對腫瘤、罕見病以及新型冠狀病毒的藥物開發(fā)與應用。

王建新

本文通訊作者

復旦大學藥學院?教授

▍主要研究領域

基于疾病特征的靶向給藥系統(tǒng)研究；口服給藥系統(tǒng)及其機制研究；藥物新制劑新劑型研究開發(fā)。

▍主要研究成果

在國內外學術期刊發(fā)表論文170余篇，包括Science Advances，ACS nano，Nano Letters，Biomaterials，Journal of Controlled Release等權威期刊。先后主持國家及省部級研究課題30項，作為科研骨干參加“國家重大科學研究計劃”和“重大新藥創(chuàng)制”計劃項目各2項；主編教材專著3本，副主編4本；作為項目負責人完成新藥開發(fā)項目30余項，獲新藥證書或臨床批件12項；獲授權發(fā)明專利14項。

▍Email:?jxwang@shmu.edu.cn

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