河南省腦靶向生物納米藥物重點實驗室圍繞國家“腦科學與類腦研究”重大科技項目研究方向，聚焦復雜腦部疾病的診療研究。其中，腦膠質(zhì)瘤（GBM）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的腦腫瘤，其發(fā)生率和死亡率較高，臨床上至今仍缺乏安全、有效的治療方法。如今，河南在腦膠質(zhì)瘤的研究成果中，舉得了一系列的進展，并成功在ACS Applied Materials & Interfaces（IF=9.5）、Biomaterials（IF=14）、Advanced Functional Materials（IF=19）、Journal of Controlled Release（IF=10.8）等國際頂刊中發(fā)表重要成果。

（1）Biomimetic Dp44mT-nanoparticles selectively induce apoptosis in Cu-loaded glioblastoma resulting in potent growth inhibition

研究概要：

螯合劑選擇性靶向癌細胞中升高的銅(Cu)誘導腫瘤毒性活性氧(ROS)可能是治療多形性膠質(zhì)母細胞瘤(GBM)的一種有前途的方法。此前，Cu螯合劑二-2-吡啶基酮-4,4-二甲基-3-硫代氨基脲(Dp44mT)因其通過形成高度氧化還原活性的Cu-Dp44mT絡合物介導的有效抗腫瘤活性而引起了人們的廣泛關(guān)注。然而，由于在小鼠癌癥模型中毒性的發(fā)展反映出較差的選擇性，其翻譯潛力受到限制。在這里，我們克服了Dp44mT的局限性，將其納入了針對GBM治療優(yōu)化的新型仿生納米顆粒(NPs)中。增強選擇性的仿生設計元素包括血管肽-2功能化的紅細胞膜(Ang-M)偽裝NPs載體。將Dp44mT與可瞬間打開血腦屏障(BBB)的腺苷子(regg)共負載，產(chǎn)生了仿生的Ang-MNPs@(Dp44mT/ regg) NPs，其主動靶向并穿越血腦屏障，將Dp44mT特異性地遞送到GBM細胞。為了進一步提高選擇性，我們創(chuàng)新性地在GBM腫瘤中預先加載Cu。U87MG-Luc荷瘤小鼠口服二乙酰-雙(4-甲基硫代氨基脲)-銅(Cu(II)-ATSM)，可顯著提高GBM腫瘤中Cu水平。隨后用Ang-MNPs@(Dp44mT/Reg)治療富cu的原位U87MG-Luc GBM小鼠，可顯著阻止原位GBM的生長，并最大限度地延長中位生存時間。這些結(jié)果強調(diào)了血管肽-2功能化和腫瘤cu負載的重要性，這些都需要更大的選擇性細胞毒性。以Ang-MNPs@(Dp44mT/Reg)為靶點的NPs也下調(diào)抗凋亡的Bcl-2，但上調(diào)促凋亡的Bax和cleaved-caspase-3，表明凋亡通路參與了GBM的抑制。值得注意的是，Ang-MNPs@(Dp44mT/Reg)在小鼠中顯示出可忽略不計的全身藥物毒性，進一步表明其可用于其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療潛力。

（2）Arsenic Prodrug-Mediated Tumor Microenvironment Modulation Platform for Synergetic Glioblastoma Therapy

研究概要：

我們提出了一種新的共價偶聯(lián)策略，通過砷-硼酸絡合物形成砷基治療。硼酸在銀(AgL)上修飾，在堿性條件下捕獲AsV，稱為砷酸鹽等離子體絡合物(APC)，具有明顯的拉曼響應。APC可以在溶酶體酸性pH下精確釋放捕獲的AsV，特異性靶向TME，以啟動GSH消耗和活性氧生成等多模式治療效果。此外，GSH激活導致AsV亞轉(zhuǎn)化為AsIII，進一步促進谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)和超氧化物歧化酶的抑制，而內(nèi)源性H2O2氧化生成高毒性Ag離子引發(fā)的銀核腫瘤選擇性蝕蝕產(chǎn)生并供應O2，有助于緩解缺氧。體外和體內(nèi)數(shù)據(jù)都證實了基于apc的化療為基于硼酸鹽親和力的高效納米藥物砷化療鋪平了道路，用于GBM腫瘤的按需部位特異性癌癥聯(lián)合治療。

總結(jié)：該成果揭示了一種銀納米粒子及表面螯合的砷V組成的砷基納米藥物。其具有GSH應激釋放及內(nèi)涵體逃逸特性，能夠通過抑制腫瘤細胞內(nèi)的GPx及SOD，實現(xiàn)LC3自噬介導的細胞凋亡，進而有效抑制腫瘤細胞增殖。

（3）Brain-Targeting Metastatic Tumor Cell Membrane Cloaked Biomimetic Nanomedicines Mediate Potent Chemodynamic and RNAi Combinational Therapy of Glioblastoma

研究概要：

膠質(zhì)母細胞瘤(GBM)復雜的遺傳異質(zhì)性以及血腦屏障(BBB)的存在使得GBM基本上無法治愈。本文研究了一種靶向腦轉(zhuǎn)移性腫瘤細胞膜的仿生納米藥物，該藥物可誘導級聯(lián)化學動力學和RNA干擾(RNAi)，用于GBM的聯(lián)合治療。所設計的納米藥物由轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細胞膜、電荷轉(zhuǎn)換中間層和siRNA絡合聚乙烯亞胺黃藥(PEX)構(gòu)成。PEX螯合腫瘤細胞內(nèi)豐富的銅離子，與細胞內(nèi)谷胱甘肽(GSH)反應，使GSH耗竭，Cu2+還原為Cu+，再與H2O2反應，通過芬頓樣反應生成?OH。有趣的是，內(nèi)切酶/溶酶體的酸性條件加速siRNA釋放，誘導抗凋亡b細胞淋巴瘤2 (Bcl-2)的有效基因沉默，導致多種分子級聯(lián)反應，容易誘導GBM細胞凋亡。結(jié)果還表明，該納米藥物通過降低血管內(nèi)皮細胞的緊密性并與黏附分子相互作用，有效滲透血腦屏障。更重要的是，在局部黑色素瘤和原位GBM腫瘤模型中均獲得了更高的治療效果和更長的生存率，這表明由仿生納米藥物介導的化學動力學和基因聯(lián)合治療在治療GBM和腦方面具有廣闊的潛力。

（4）Brain-targeted CRISPR/Cas9 nanomedicine for effective glioblastoma therapy

研究概要：

CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在治療多種疾病，如多形性膠質(zhì)母細胞瘤(GBM)方面顯示出巨大的潛力。然而，CRISPR組件面臨著固有的遞送挑戰(zhàn)，例如Cas9蛋白和gRNA在體內(nèi)穩(wěn)定性差，血腦屏障(BBB)滲透性低以及非特異性組織或細胞靶向性。這些缺陷限制了Cas9/gRNA核糖核蛋白(RNP)復合物在GBM治療中的應用。在這里，我們開發(fā)了一種基于腦靶向CRISPR/Cas9的納米藥物，通過制造血管內(nèi)皮素-2修飾，胍和氟功能化的聚合物納米顆粒，裝載Cas9/gRNA RNP，用于治療GBM。我們的聚合納米顆粒的胍和氟結(jié)構(gòu)域都能夠與Cas9/gRNA RNP相互作用，以穩(wěn)定其在血液循環(huán)中的活性，而不損害其活性。此外，通過利用血管內(nèi)皮素-2肽的功能，RNP納米顆粒有效地穿過血腦屏障并在腦腫瘤中積累。在U87MG細胞中，我們實現(xiàn)了大約32%的基因敲除和67%的靶向原癌基因polo樣激酶1 (PLK1)蛋白減少。這足以抑制腫瘤生長，并顯著提高原位膠質(zhì)母細胞瘤小鼠的中位生存時間至40天，同時誘導可忽略的副作用或脫靶效應。這些結(jié)果表明，基于CRISPR/Cas9的腦靶向納米藥物有望有效治療人類膠質(zhì)母細胞瘤。