随着现代医学的发展，精准靶向、成像及治疗技术在提高疗效的同时避免毒副作用方面显示出巨大潜力。然而，纳米粒子（NPs）虽然具有携带和输送成像及治疗剂的能力，但其尺寸导致快速被网状内皮系统清除以及难以穿透关键的内皮细胞屏障，限制了目标组织的吸收、安全性和有效性。近期加利福尼亚大学圣迭戈分校Jan E. Schnitzer团队揭示了一种新的方法，通过内皮细胞（EC）中的洞状小体泵系统，使纳米粒子能够快速而特异性地进入肺部，为未来的诊断和治疗应用提供了新的新范式。
大多数致命疾病发生在固体组织中，这些组织限制了全身药物递送、精准靶向，最终影响治疗效果。纳米粒子由于能够携带并保护大量药物和成像探针，减少排泄和代谢，理论上可以改善全身递送。然而，所有纳米粒子依赖被动跨血管交换，主要由扩散和/或对流通过开放的孔隙、瞬时跨内皮通道、细胞间连接和/或相邻内皮细胞之间的间隙驱动。网状内皮系统的器官拥有非常松散、不连续的内皮层，大间隙允许纳米粒子快速进入，血液清除率高，大部分累积。对于其他因更紧密的内皮层而受到阻碍的组织来说，这种被动运输方式的效果较差。
本研究通过将金纳米粒子和树枝状纳米粒子偶联到针对肺微血管内皮细胞洞状小体的抗体上，利用SPECT-CT成像和生物分布分析显示，大鼠肺部在几分钟内提取了大部分静脉注射剂量，实现了高浓度的肺部成像和靶向，其浓度超过了血中峰值水平。此外，研究还测试了不同大小的纳米粒子与mAPP2抗体结合后在活体内的组织靶向性，以优化纳米粒子的水动力直径范围，提高向肺部的有效递送。
研究数据表明，纳米粒子的集中能力与仅由静止的腔面和基底面洞状小体形成的跨内皮通道进行被动运输的机制相矛盾。相反，它们支持特定结合的纳米粒子通过离散囊泡跨细胞转运的主动机制，从而显著提高了mAPP2偶联物相对于仅通过液体相摄取和其他共享被动途径的mAPP2X偶联物的跨细胞转运效率。
该研究表明，通过将纳米粒子重定向至跨细胞泵系统（CPS），可以实现对肺部的精确、快速和强大的纳米递送，这为超越目前不足的被动跨内皮递送模式提供了一条新途径。此研究不仅为纳米医学领域带来了重要进展，也为解决固体肿瘤等难治性疾病提供了新的思路和技术手段。
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https://doi.org/10.1038/s41565-024-01786-z
