【J Control Release】血小板仿生膜融合脂质体重编程糖酵解以干预血小板/肿瘤细胞的互作来抑制肿瘤的转移

学术   2024-09-02 19:15   湖南  


       血小板活化在肿瘤转移过程中的关键作用:活化的血小板通过与癌症细胞的相互作用促进肿瘤进展和转移,特别是在促进肿瘤细胞的上皮-间充质转化(EMT)和将肿瘤细胞脱落到血液中。抑制血小板活化及阻断其与肿瘤细胞的相互作用可能是抑制肿瘤转移的一种潜在策略。

       血小板活化需要有氧糖酵解产生的能量,抑制糖酵解可干预其活化。基于此,该团队设计了一种仿生膜融合脂质体,共递送槲皮素(Queretin,Que)和紫草素(Shikonin,SHK)以同时抑制乳酸转运蛋白MCT-4和糖酵解酶 PKM2,以实现血小板的代谢重编程和抑制血小板活化。通过血小膜融合脂质体(PM-Lipo),有利于递至原位肿瘤/转移部位、结合循环肿瘤细胞,从而同时抑制原位肿瘤和转移灶部位血小板和肿瘤细胞的糖酵解,起到一石二鸟作用,同时抑制血小板活化和肿瘤细胞生长,并阻断两者的互作。这种创新性的策略避免了传统抗血小板治疗易出血的副作用,为乳腺癌的治疗提供了新的方法。



图1  PM-Lipo的表征

(A)PMV、Lipo和PM-Lipo的形貌观察和粒径分布。

(B)PMV、Lipo和PM-Lipo的粒径。

(C)zeta电位和(D)PDI。

(E)含血清PBS中脂质体的稳定性。

(F)从血小板(PLT)、纯化血小板膜 (PM)、血小板膜囊泡(PMV)和PM-Lipo中分离的总膜蛋白的SDS-PAGE分析。

(G)CD62P、CD41/CD61的蛋白质印迹分析。

(H)FRET在PMV和Lipo之间的膜融合。

(I)通过共聚焦显微镜观察到PM-Lipo的PMV和Lipo之间的膜融合。比例尺:10μm。

(J)使用ImageJ对重叠比例进行定量分析。


图2  PM-Lipo的细胞摄取

(A、B)通过流式细胞术和平均荧光强度统计分析检测4T1细胞中PM-Lipo的细胞摄取。

(C)4T1细胞的荧光图像。

(D、E)通过流式细胞术和平均荧光强度统计分析检测的炎症性HUVEC(由TNF-α诱导)中PM-Lipo的细胞摄取。

(F)炎性HUVEC的荧光图像。


图3  PM-Lipo对肿瘤细胞的影响

(A)不同处理的4T1细胞细胞活性。

(B)不同处理后4T1细胞IC50统计。

(C)治疗后4T1中PKM2和MCT-4的表达。

(D)4T1细胞分泌的上清液中乳酸的定量。

(E)血小板活化的相对倍数变化。

(F)处理后血小板分泌的上清液中乳酸的定量量。

(G)血小板与4T1肿瘤细胞共培养系统示意图。

(H)处理后血小板中PKM2、P-PI3K、MCT-4、VEGF和TGF-β1的表达。

(I)4T1 和血小板共培养系统释放的乳酸和(J)TGF-β1 水平。


图4  PM-Lipo有效阻断血小板与肿瘤相互作用

(A)不同处理后4T1细胞E-cadherin和Vimentin蛋白的表达。

(B、C)伤口愈合测定PM-Lipo对4T1细胞迁移行为的影响。

(D、E)Transwell侵袭测定法定量4T1肿瘤细胞与血小板粘附的荧光图像。

(G)在 Transwell 装置中与血小板和不同药物共培养的血管内皮细胞管形成。


图5  体内分布

(A、B)Lipo、PM-Lipo在不同时间点在乳腺肿瘤中的积累。

(C、D)肿瘤组织的离体图像。

(E)主要器官(心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏)的离体图像。

(F)不同时间点肺转移模型上的肺离体图像。

(G)6h主要器官的辐射效率半定量分析。

(H)24h主要器官的辐射效率半定量分析。


图6  PM-Lipo对原位乳腺癌小鼠体内抗肿瘤功效

(A)治疗方案示意图。

(B)新鲜血液中血小板活化的相对倍数变化。

(C)治疗期间的肿瘤生长曲线。

(D)终点处的肿瘤图片。

(E)治疗期间的体重变化。

(F)肿瘤的重量。

(G)肿瘤抑制率。

(H)终点处的脏器系数。


图7  PM-Lipo对原位乳腺肿瘤小鼠体内抗转移功效

(A、B)治疗后肺转移和H&E染色肺切片的图。

(C、D)肺重指数和孤立肺的转移性结节数。

(E)肿瘤组织中的乳酸水平。

(F)肿瘤组织中TGF-β1和(G)VEGF的水平。

(H)肿瘤组织中血小板标志物CD62P和EMT相关蛋白的表达。

(I)MCT-4和PKM2在肿瘤组织中的表达。

(J)Tregs(CD25Foxp3)子集的相对倍数变化。

(K)-(M)评估治疗后的抗癌免疫力,测定Tregs和肿瘤浸润CD8+T细胞的变化。


图8  PM-Lipo对B16F10黑色素瘤小鼠模型的肺转移功效

(A)治疗方案示意图。

(B)血液中血小板活化的相对倍数变化。

(C)肺转移的图片。

(D、E)转移性结节的数量和孤立肺的肺重指数。

(F)不同治疗后肺部的代表性H&E染色。

(G)血液中TGF-β1水平的倍数。

(H)小鼠在整个治疗过程中的体重变化。


       本研究通过将脂质体与血小板膜融合,开发设计出血小膜融合脂质体(PM-Lipo),联合应用紫草素与槲皮素,调控肿瘤转移的始作俑者——血小板;通过阻断血小板糖酵解抑制血小板活化过程,进而影响下游血小板与肿瘤的相互作用,有效抑制原发肿瘤生长,减少肺转移,不影响血小板的遗传功能。同时对血小板的糖酵解进行重编程,重塑肿瘤免疫微环境。


Zhu J, Wang R, Yang C, et al. Blocking tumor-platelet crosstalk to prevent tumor metastasis via reprograming glycolysis using biomimetic membrane-hybridized liposomes. J Control Release. 2024;366:328-341. doi:10.1016/j.jconrel.2023.12.052

感谢浙江省人民医院输血科来稿!

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本期编译|李凯强 张晓婷

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