近期，中山大学药学院（深圳）陈红波/程芳教授团队在《Journal of Controlled Release》期刊2024年第372期上发表了题为“Bioorthogonal targeted cell membrane vesicles/cell-sheet composites reduce postoperative tumor recurrence and scar formation of melanoma”的研究论文。该研究开发了一种结合纳米技术和组织工程的新型治疗策略。这种策略不仅有效地抑制了黑色素瘤的术后复发和转移，还显著促进了伤口愈合，减少了疤痕的形成。为黑色素瘤的术后治疗提供了一种全新的、多维的治疗方法，具有重要的临床应用前景。通过这种创新的复合疗法，有望为黑色素瘤患者提供更全面的治疗方案，不仅提高生存率，还能改善患者的生活质量。
恶性黑色素瘤是最为致命的皮肤癌，具有高侵袭性、易转移、预后差等特点。手术是治疗黑色素瘤的重要手段，通过手术来切除整个肿瘤病灶及周边组织来清除大部分的肿瘤细胞。但一方面受手术部位限制，一些黑色素瘤无法彻底切除，如外阴黑色素瘤，这将增加原位复发和远端转移的风险。术后需要结合免疫治疗，靶向治疗防止复发，如针对PD-1/PD-L1免疫检查点抗体的应用显著提高了患者生存率；另一方面为彻底清除肿瘤，采用手术扩大切除达到负切缘，会造成手术切缘过大、创口较深，并且伴随着大量的组织缺损，长期创口张力不可避免的带来疤痕增生，严重影响美观，降低患者的生活质量；此外慢性创伤不愈引起长期的炎症反应，加速本地肿瘤细胞生长或扩散，从而促进肿瘤复发与转移。
该研究采用了一种多维策略来解决上述问题。首先，将标记叠氮基（N3）的间充质干细胞（MSCs）应用Cell Sheet技术制备成细胞片自黏附于创口处，实现其长期存在及存活，促进术后创伤修复，减少疤痕形成。其次，研究团队设计了基于细胞膜的纳米囊泡（NVs）。这些囊泡表面展示有PD-1和二苯并环辛炔（DBCO），由于DBCO和N3基团之间的共价键结合作用，PD-1纳米囊泡能够聚集在切除部位，通过与肿瘤细胞表面PD-L1竞争性结合阻断PD-1/PD-L1通路来重新激活T细胞，从而抑制肿瘤原位复发。最后利用PD-1 NVs的静脉系统性给药防治远端转移的肿瘤细胞，减少肿瘤转移（图一）。
MSC已被证实为一种可进行细胞治疗的安全性细胞，可通过多种方式促进伤口愈合减少疤痕形成。但系统输注MSC后，受限于注射面积和深度不可控，细胞注射后最初滞留在肺毛细血管中。移植后MSC在体内靶向组织中检出率低，存活时间短、细胞存活率低，影响间充质干细胞治疗效果。因此，如何提高间充质干细胞的靶向递送和存活率，是提升 MSC 临床治疗效果的一个重要研究方向。许多研究探索外源性支架材料用于间充质干细胞递送和存活，但其往往缺乏杰出的体内生物相容性和可降解性。Cell-Sheet 细胞膜片技术为代表的无支架培养系统可借助细胞外基质无创的紧密附着到宿主组织，无需缝合且细胞存活率大大高于细胞悬液注射，并可实现长期定植。
细胞膜纳米囊泡具有着易制备，无毒性，生物安全性好，易于修饰等特点，已有多篇文献报道表面高表达PD-1的细胞膜纳米囊泡对治疗高表达PD-L1的“热瘤”有良好的治疗效果，这是因为囊泡表面的PD-1可以与肿瘤表面的PD-L1竞争性结合，从而增强T细胞对肿瘤细胞的杀伤性，阻止免疫逃逸的发生。该研究对NVs和MSC-Cell-Sheet进行了生物正交化学的修饰，人为在治疗体系中引入治疗靶点以增强靶向性进而改善治疗效果。
图2. 制备Cell-Sheet并验证生物正交化学的靶向性
C57BL/6J小鼠的黑色素瘤术后复发模型和肺转移模型被用来评估改复合体系的治疗效果。复合治疗体系可减慢肿瘤生长速度，改善小鼠原位复发和远端转移的生存情况（图三，四）。
此外，有 Cell-Sheet 存在时伤口愈合明显加快，生物正交化学修饰的存在并不影响伤口愈合。愈合组织HE染色显示在没有MSC-Cell-Sheet存在时，表皮明显增厚，并且伴随着角质囊肿和角化不全，而MSC-Cell-Sheet存在的情况下，无论是否有N3修饰，都可以减少表皮厚度，并且出现了皮肤附属器——毛囊，汗腺，这提示伤口恢复较好且有疤痕产生较少。伤口愈合处皮肤肌成纤维细胞标志物α-SMA和疤痕形成相关因子TGF-β1的表达水平，这提示我们在有Cell-Sheet存在的情况下可减少成纤维细胞向肌成纤维细胞转化从而减少疤痕产生（图五）。
研究亮点
治疗策略创新。在防止肿瘤复发方面，通过靶向PD-1/PD-L1免疫检查点防止肿瘤复发，在促进伤口愈合减少疤痕形成方面，引入了 MSC-Cell-Sheet，并通过生物正交化学方法使二者联合起来，开发了一种结合纳米技术和组织工程的黑色素瘤术后治疗新体系。 靶向体系创新。本文引入了一种新的纳米药物靶向策略即通过细胞膜片构建生物正交反应体系以实现，这在以往的应用中尚未报道。
文章信息
Volume 372, August 2024, Pages 372-385
作者信息
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