蘇州納米所程國勝團(tuán)隊(duì)J Extracell Vesicles： Ang和TAT雙肽修飾的工程化外泌體治療腦膠質(zhì)瘤的靶向遞送策略
腦膠質(zhì)瘤是指起源于腦神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的腫瘤，是最常見的原發(fā)性顱內(nèi)腫瘤，我國腦膠質(zhì)瘤年發(fā)病率為5~8/10萬，五年病死率在全身腫瘤中僅次于胰腺癌和肺癌，這對人類生命健康產(chǎn)生巨大影響。目前，腦膠質(zhì)瘤治療以手術(shù)切除為主，但由于腫瘤的高侵襲性、快速生長和增強(qiáng)的血管生成，膠質(zhì)瘤無法通過傳統(tǒng)/常規(guī)手術(shù)進(jìn)行干凈切除，導(dǎo)致預(yù)后不良和生存時間短。針對有效抑制腫瘤生長和延長患者的生存期，化學(xué)藥物療法是結(jié)合手術(shù)切除治療后最主要的手段之一。然而，膠質(zhì)瘤細(xì)胞對化療存在內(nèi)在障礙，同時存在兩種生物屏障，即血腦屏障（BBB）和血腦腫瘤屏障，嚴(yán)重阻礙了幾乎所有大分子和98%小分子藥物進(jìn)入腦腫瘤區(qū)域，極大削弱了化療的效果。另外，大多數(shù)傳統(tǒng)抗癌藥物本身具有很強(qiáng)的生物毒性，有效的對化療藥物的負(fù)載并降低其在運(yùn)輸過程中對個體的生物毒性也是藥物遞送體系亟需解決的問題。
外泌體是一種由細(xì)胞產(chǎn)生的納米級細(xì)胞外囊泡，尺寸在30~150nm，富含來自親本細(xì)胞的蛋白質(zhì)、核酸和脂質(zhì)等生物活性成分，在細(xì)胞間信號傳遞中發(fā)揮著重要作用。因此外泌體作為一類天然的藥物載體，其具有納米尺寸、可生物降解、無毒、內(nèi)源性、免疫原性低、載貨能力強(qiáng)、能夠穿越血腦屏障等優(yōu)點(diǎn)。然而，外泌體在缺乏特異性修飾的情況下天然的缺乏靶向能力，另外在靜脈給藥方式下肝臟組織會對無特異性靶向的大部分外泌體進(jìn)行攝取，導(dǎo)致外泌體藥物遞送效果大打折扣。因此，迫切需要開發(fā)腫瘤特異性和組織器官特異性的靶向遞送藥物載體，以望提高針對中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病腦膠質(zhì)瘤部位的藥物濃度，實(shí)現(xiàn)增效減毒作用。
近日，中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所程國勝研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計開發(fā)了Angiopep-2和TAT雙重靶向功能化外泌體應(yīng)用于腦膠質(zhì)瘤治療研究。其中Angiopep-2多肽可以特異靶向低密度脂蛋白受體（LRP-1）,而LRP-1可同時表達(dá)在腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞和腦血管內(nèi)皮細(xì)胞表面。另外，跨膜多肽TAT可以進(jìn)一步提高外泌體血腦屏障的滲透性和腫瘤組織的穿透性。所以，功能化載藥外泌體可提高在腫瘤區(qū)域治療藥物的濃度，以達(dá)到最佳治療效果（圖1）。
圖1. 雙功能修飾的外泌體(sEVs)負(fù)載化藥的遞送系統(tǒng)用于治療腦膠質(zhì)瘤疾病
研究團(tuán)隊(duì)分別利用體外單細(xì)胞培養(yǎng)、Trans-well構(gòu)建的體外血腦屏障模型、體內(nèi)小鼠皮下腦膠質(zhì)瘤模型和腦膠質(zhì)瘤原位模型來證實(shí)工程化外泌體可以高效滲透BBB并對腦膠質(zhì)瘤病灶區(qū)具有優(yōu)良的靶向遞送能力（圖2）。
圖2. 雙肽修飾的外泌體在體內(nèi)的腫瘤靶向性和BBB滲透性
此外，為了評估負(fù)載阿霉素（Dox）的雙功能化的修飾外泌體對原位腦膠質(zhì)瘤裸鼠中的抗膠質(zhì)瘤功效。通過尾靜脈給藥方式對疾病模型小鼠注射負(fù)載阿霉素的功能化外泌體，并進(jìn)行21天的治療與觀察（圖3）。團(tuán)隊(duì)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雙重靶向功能化外泌體能夠提高藥物治療原位腦膠質(zhì)瘤效率，顯著地抑制腦膠質(zhì)的生長，可有效延長小鼠的生存期。同時，雙重靶向功能化外泌體可以有效降低藥物治療毒副作用。
圖3. Ang/ TAT-Exos-Dox靶向治療原位腦膠質(zhì)瘤模型小鼠
這項(xiàng)工作為外泌體作為一種新穎的藥物遞送載體在治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了新思路，也為外泌體未來走向臨床提供了展望。同時，研究者也不得不面對現(xiàn)階段外泌體存在的一些局限性，這些難點(diǎn)也是未來重點(diǎn)研究和突破的方向。
該工作以specific anti-glioma targeted-delivery strategy of engineered small extracellular vesicles dual-functionalised by Angiopep-2 and TAT peptides為題發(fā)表在國際細(xì)胞外囊泡雜志Journal of Extracellular Vesicals上。論文第一作者為中科院蘇州納米所博士生朱展翅，共同通訊作者為蘇州九龍醫(yī)院馬三成主任醫(yī)師和中科院蘇州納米所楊令延博士、程國勝研究員。該研究得到了廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金委重點(diǎn)項(xiàng)目（2019B1515120090）、國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（51903246,31700831）以及江蘇省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（BK20201196）支持。
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