大家好，今天给大家分享一篇发表在《ACS Materials Letters》上的文章“Oral Delivery of Photoresponsive Milk-Derived Exosomes for the Local Therapy of Glioblastoma”，文章的通讯作者是韩国科学技术研究院的Yoosoo Yang和Man Kyu Shim教授。![]()
1．简介
胶质母细胞瘤（GBM）是最普遍和最致命的脑肿瘤，诊断后平均生存期仅为14.6个月左右。替莫唑胺是一种烷化剂，是主要批准的神经胶质瘤化疗药物，口服给药。然而，口服药物的有效性受到肠上皮屏障（IEB）和血脑屏障（BBB）的阻碍，它们阻止治疗分子到达脑内区域。光动力疗法（PDT）是一种在光照射下触发活性氧（ROS）的治疗方式，作为GBM的替代局部疗法已获得重视。然而，在向目标大脑区域提供高剂量的光敏剂，同时通过减少光照射来最大限度地减少副作用方面仍然存在挑战。因此，该研究旨在通过向目标区域提供浓缩剂量的光敏剂来实现最佳疗效。2. 结果与讨论
【Ce6@mExo示意图及作用机制】
作者介绍了用FDA批准的光敏剂chlorin e6（Ce6@mExo）治疗GBM的光响应性mExos的开发。这些工程mExos在口服后表现出通过两个屏障（IEB和BBB）到达脑肿瘤的能力。研究结果显示，mExos促进了胃肠道的显著吸收，导致血液中的全身暴露，同时有效地绕过血脑屏障，实现了脑肿瘤中光敏剂的大量积累。因此，mExo@Ce6在可见光照射下诱导ROS介导的肿瘤细胞死亡，从而在皮下和原位GBM模型中获得良好的结果（图1）。![]()
图1. Ce6@mExo治疗胶质母细胞瘤。
【Ce6@mExo的构建与表征】
如图2A所示，Ce6@mExo中的光敏剂负载含量随着Ce6饲料的量逐渐增加，在80 μg以上的水平上趋于稳定。空气浓缩纯化后的mExo和Ce6@mExo的照片显示，在Ce6负载后，mExo 的白色颗粒变为绿色（图2B）。Ce6@mExo的紫外-可见吸收光谱显示出对应于Ce6的特征峰，表明Ce6已成功加载到mExo中（图2C）。外泌体标记物、肿瘤易感基因101（TSG101）和CD9；热休克蛋白70（HSP70）、CD81和CD63；以及乳外泌体标记物，乳脂球-EGF因子8（MFG-E8）在将Ce6装入mExo后的表达保持不变（图2D）。Ce6@mExo表现出球形形态，流体动力学尺寸为 88.87±0.91 nm，类似于外泌体的典型尺寸分布（图2E）。Ce6@mExo水条件下表现出卓越的稳定性，72小时内没有显着变化（图2F）。在不同的pH条件下也观察到了卓越的稳定性，显示出作为药物递送载体的巨大潜力，能够承受胃肠道的恶劣条件（图2G）。Ce6@mExo在光照射下产生的ROS水平与Ce6相当（图2H）。![]()
图2. Ce6@mExo的制备及理化表征。A)Ce6@mExo的紫外−可见吸收光谱。B)的mExo和Ce6@mExo颗粒的照片。C)mExo、Ce6和Ce6@mExo的紫外−吸收光谱。D)Exofree牛奶、mExo和Ce6@mExo中TSG101、CD9和钙联接蛋白的蛋白质印迹分析。E)Ce6@mExo的水动力尺寸和TEM图像。F)在37℃下测量72 h后Ce6@mExo在PBS中的稳定性。G)Ce6@mExo在各种pH条件下的稳定性。H)光照射下Ce6和Ce6@mExo ROS的生成。
【体外细胞摄取和Ce6@mExo的细胞毒性】
如图3A所示，Ce6@mExo的荧光逐渐增加，在孵育6小时时达到峰值，然后在接下来的24小时内缓慢下降。Ce6@mExo在6小时达到细胞摄取峰值的最佳条件下，在655 nm激光照射的胶质母细胞瘤细胞中检查它们的光活性。研究结果表明，细胞内ROS水平的增加取决于辐照功率，党ROS的产生在功率超过50 mW / cm2 时达到饱和（图3B,C）。在50 mW/cm2（+L）的功率照射下，Ce6和Ce6@mExo诱导了相当水平的细胞死亡（图3D）。同时，在无光照射（−L）条件下，用两种化合物处理GL261细胞后，均未观察到明显的细胞毒性。Annexin V/PI染色进一步揭示了Ce6@mexo介导的PDT对胶质母细胞瘤细胞死亡模式（图3E）。![]()
图3.Ce6@mExo的体外细胞摄取和细胞毒性。A)流式细胞术分析定量Ce6浓度为1 μM时Ce6和Ce6@mExo在GL261细胞中的摄取。B,C)Ce6@mExo处理不同功率光照射下GL261细胞产生ROS。D)在不同剂量的Ce6或Ce6@mExo处理后，无（−L）或（+L）光照射后GL261细胞的活力。E) Annexin V/PI染色，评估光照射下mExo、Ce6或Ce6@mExo处理后GL261细胞的死亡模式（+L）。
【GBM原位模型中的BBB渗透率和治疗效果】
如图4A所示，通过使用模拟bEND.3和GL261细胞的BBB双层的transwell系统检查 Ce6@mExo的BBB通透性。在顶端腔中将bEND.3细胞与Ce6或Ce6@mExo 孵育48小时后，发现基底外侧室培养基中的Ce6荧光在Ce6@mExo处理组中高2.98倍（图4B）。此外，与Ce6组相比，下室GL261细胞的NIRF成像显示，Ce6@mExo组的荧光信号（红色）更亮（图4C）。与单独用Ce6治疗的小鼠相比，用Ce6@mExo处理的小鼠在所有时间点在大脑中表现出更强的荧光信号（图4D）。组织学分析进一步证明，口服给药24小时后脑组织中大量存在Ce6@mExo（图4E）。值得注意的是，在计算主要器官的分布率时，在大脑中几乎没有观察到可检测到的Ce6（0.11±0.01%），而Ce6@mExo计算为1.57±0.35%（图4F）。与其他组相比，脑组织在用Ce6@mExo（+L）治疗后肿瘤区域（红色虚线）显着减少（图4G）。虽然由于原位肿瘤进展，在盐水（+ L）和Ce6（+L）组中观察到体重显着减轻，但用Ce6@mExo治疗的小鼠保持体重超过20天（图4H）。因此，用生理盐水（+L）和Ce6（+L）治疗的小鼠的中位生存期分别为14天和16天，而用Ce6@mExo（+L）治疗大大延长了小鼠的存活期，中位数为28天（图4I）。在治疗后第 12 天，与其他组相比，Ce6@mExo治疗组的大脑中生物发光信号显着减少（图4J,K）。![]()
图4. 在GBM原位模型中的血脑屏障渗透及治疗效果。A)示意图显示了模拟血脑屏障双层的跨孔系统和评估Ce6@mExo的血脑屏障渗透的方法。B)基底外侧培养基中Ce6和Ce6@mExo的荧光强度。C)在基底外侧腔室培养的GL261的代表性NIRF图像。D)口服Ce6和Ce6@mExo后GBM原位模型的NIRF图像。E)口服Ce6和Ce6@mExo后小鼠的原位脑肿瘤组织。F)Ce6和Ce6@mExo在肝、肺、脾、肾、心、脑等主要器官中的分布率。G)脑组织在第14天进行H&E染色。H)体重和(I)在使用生理盐水（+L）、Ce6（+L）或Ce6@mExo治疗期间，GBM原位模型的生存率。J)U87MG-Luc原位小鼠模型的生物发光成像，从初始给药日起每4天进行一次成像。K)定量分析。
3. 总结与展望
总之，本研究中，口服光敏mExo通过穿过IEB和血脑屏障促进有效的肠-脑传递，导致GBM区光敏剂显著积累；最终，该方法在异种移植和原位模型的局部光照射后均显示了显著的抗肿瘤疗效。这项研究对mExo通过口服给药作为脑部药物递送载体的潜力有合理的信心，并有望将其应用范围扩大到各种脑部疾病【文章链接】
https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.4c01122
【DOI号】
10.1021/acsmaterialslett.4c01122
IF = 9.6
