J Nanobiotechnology | 具有siRNA和铁氧化物的超声响应纳米载体,调节巨噬细胞极化和吞噬,用于肺癌治疗

文摘   2024-10-10 08:00   广东  
2024.10.07.兰州大学第二医院超声医学中心研究团队在《Journal of Nanobiotechnology》(IF=10.6)上发表研究文章 “Ultrasound-responsive nanocarriers with siRNA and Fe3O4 regulate macrophage polarization and phagocytosis for augmented non-small cell lung cancer immunotherapy”,研究了一种基于超声响应的纳米载体系统,用于调节巨噬细胞极化和吞噬作用,以增强非小细胞肺癌(NSCLC)的免疫治疗。



NSCLC免疫治疗现状:非小细胞肺癌(NSCLC)是肺癌的主要形式,免疫治疗在晚期肺癌治疗中有希望,但只有约20%的癌症患者对免疫治疗有持久反应,主要原因包括免疫检查点变异、肿瘤微环境(TME)复杂等。

肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的作用
  • TAMs在肿瘤发生中至关重要,可分为M1和M2型,M2型TAMs促进肿瘤细胞生长和免疫逃逸,将M2型TAMs重编程为M1型可触发抗肿瘤免疫反应。
  • 肿瘤细胞过表达的CD47与巨噬细胞表面的信号调节蛋白α(SIRPα)相互作用,抑制巨噬细胞的吞噬作用,从而促进肿瘤细胞免疫逃逸。

纳米技术在癌症治疗中的应用
  • 铁氧化物(Fe3O4)纳米颗粒可诱导M2型巨噬细胞向M1型转变,是癌症免疫治疗的潜在纳米平台。
  • 叶酸(FA)修饰的纳米载体可靶向TAMs,减少系统毒性。
  • 超声触发的药物释放可防止非靶向组织中药物的过早释放,增强药物对肿瘤细胞的渗透。

本研究开发一种FA修饰的超声响应基因/药物递送系统,用于递送编码SIRPα mRNA的siRNA和免疫佐剂Fe3O4纳米颗粒,以增强NSCLC的免疫治疗效果。


FA-PFNB-SIRPα siRNA 表征


不同条件下的体外超声成像和转染效率


巨噬细胞的体外基因沉默以及极化和吞噬效率测定


不同条件培养基下非小细胞肺癌细胞的侵袭转移测定


体内多模态成像图像

FA-PFNB-SIRPα siRNA+超声在NSCLC模型中的抗肿瘤活性


型中的抗肿瘤活性体外免疫激活验证及其抗肿瘤作用

体外超声成像和转染效率超声成像和CEUS结果表明,PNB-SIRPα siRNA封装的PFP能够响应声致衰减(ADV),增强超声成像性能,最佳的超声激发强度为1W/cm²,持续时间为2min流式细胞术和激光共聚焦显微镜结果表明,超声联合FA-PFNB-SIRPα siRNA对M2型TAM的转染效率较高,细胞摄取率>95%

体内抗肿瘤性能

  • 体内成像结果表明FA-PFNB-SIRPα siRNA在肿瘤部位的荧光聚集和PA信号强度均高于其他组,LIFU可增强Fe3O4在肿瘤组织中的积累。
  • 动物实验结果表明FA-PFNB-SIRPα siRNA+US组对NSCLC肿瘤的抑制作用最强,肿瘤生长曲线最低,小鼠的生存率最高。
  • 免疫细胞分析结果表明,该治疗方法可显著改变TME,增加M1型巨噬细胞的比例,促进T细胞的增殖和活化,减少Treg细胞的浸润。
  • 转录组测序分析和体外免疫细胞激活实验结果表明,该治疗方法可有效激活免疫微环境,逆转NSCLC小鼠的免疫抑制状态。

递送系统的性能:FA修饰的纳米泡能够高效、安全地递送Fe3O4纳米颗粒和SIRPα siRNA,有效将M2型巨噬细胞转化为M1型,增强其吞噬能力,促进抗原呈递,诱导T细胞活化,同时抑制免疫抑制细胞的浸润。
超声在治疗肺癌方面的应用受到肺组织穿透性有限的限制,未来需要技术进步来增强超声在肺组织中的穿透能力,扩大超声响应药物在治疗肺部疾病中的应用。

文章链接

doi: https://doi.org/10.1186/s12951-024-02883-w



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