配体/受体介导的靶向药物递送已被广泛认为是提高纳米药物临床疗效的潜在策略，但由于血浆蛋白结合在纳米颗粒表面形成蛋白冠而被削弱递送效果。
2022年12月7日，浙江大学黄品同、申有青及周珠贤共同通讯在Advanced Materials 在线发表题为“Unraveling Plasma Protein Corona by Ultrasonic Cavitation Augments Active-Transporting of Liposome in Solid Tumor”的研究论文，该研究表明超声空化可用于通过超声（US）诱导的脂质体重组来解开脂质体纳米颗粒上的表面血浆冠状结构。为证明该方法的可行性和有效性，该团队开发了负载吉西他滨（GEM）和全氟戊烷（PFP）的跨膜靶向肽修饰的可重构脂质体（LPGL），用于癌症靶向治疗。
在血液循环中，靶向多肽被血浆灭活，失去靶向能力。一旦它们到达肿瘤血管，US辐照通过液-气相变诱导LPGL从纳米滴转化为微气泡，并通过脂质膜的重新组装来去除皮层表面电晕。活化的脂质体重新获得了识别肿瘤新生血管受体的能力，启动了配体/受体介导的胞转作用，实现了高效的肿瘤积累和渗透，并在患者来源的肿瘤异种移植的多个肿瘤模型中获得了有效的抗肿瘤活性。该研究提出了一种有效的策略来解决蛋白冠的流体生物屏障，并开发用于主动肿瘤转运和高效癌症治疗的跨膜靶向脂质体。
纳米粒子和生物微环境之间的相互作用在决定纳米大小的递送系统（包括纳米药物、纳米探针和治疗性大分子）的命运和结果方面起着重要作用。纳米颗粒特性的合理设计（例如尺寸、形态、表面化学）可以调节相互作用，以实现对正常组织影响的最小化，对患病组织影响的最大化。
在癌症药物递送中，当传统纳米药物的临床转化遇到中等治疗效果的困境时，配体修饰的纳米颗粒被赋予了很高的期望，以增强药物递送效果并改善治疗效果。然而，靶向纳米颗粒的临床结果也不令人满意，第一个靶向纳米药物Bind-014（一种用于前列腺癌治疗的前列腺特异性膜抗原（PSMA）靶向纳米颗粒）的失败就是例证。统计分析表明靶向纳米颗粒的中值肿瘤递送功效为约0.9%，仅比非靶向纳米颗粒的中值（约0.6%）略高。因此，有针对性的递送策略设计的合理性和有效性值得怀疑，这仍是一个巨大的挑战。
图1 LPGL进行主动肿瘤靶向示意图（摘自Advanced Materials ）
静脉注射时，纳米粒子在注射后10分钟就会自发地被高浓度血浆蛋白包围并包裹，形成“流体生物屏障”，即蛋白质冠。蛋白质冠层将纳米粒子的功能配体包裹在内，这显著改变了表面化学，阻断了靶向配体和受体之间的识别和相互作用。例如，转铁蛋白修饰的纳米粒子在吸附了一层蛋白质冠层后就失去了靶向能力。因此，血浆蛋白结合的不确定性和纳米颗粒表面蛋白冠状结构的形成使配体靶向设计的前景黯然失色，并被认为是靶向纳米医学在临床中失败的主要原因之一。
聚乙二醇的表面偶联称为聚乙二醇化，是减少药物输送载体吸附非特异性蛋白质的金标准方法。然而，聚乙二醇化不能完全防止蛋白质吸附，重复注射聚乙二醇化纳米颗粒会产生抗聚乙二醇化抗体，以蛋白质电晕的形式结合到纳米颗粒上，还可能导致超敏反应。因此，开发新的策略来最小化蛋白质电晕的影响并保持靶向能力是靶向纳米药物面临的最大挑战。
超声（US）刺激的微泡可以产生稳定的惯性空化效应，在磷脂膜上诱导瞬时或致命的孔，导致磷脂膜的结构排列变化。该团队之前开发了液-气相变脂质体纳米微滴，可以在US空化下以高渗透深度、非侵入性和均匀的方式改善纳米药物从血管中的渗出[1]。在US下，脂质体纳米液滴从纳米脂质体转变为微泡，并在微泡破裂后进一步还原为更小的纳米脂质体。与较大的纳米颗粒相比，较小的纳米颗粒吸引的血浆蛋白相对较少。脂质体的重组和尺寸减小可能会大大减少甚至暴露其表面的蛋白质电晕。该研究假设US诱导的脂质体重组策略可用于开发无蛋白质电晕靶向给药系统。
图2 脂质体的细胞摄取、跨内皮细胞转运、内吞途径和跨细胞作用（摘自Advanced Materials ）
作者先前发现带有跨细胞诱导配体的纳米药物，如γ-谷氨酰转移酶（GGT）-响应电荷反转基团和N-氧化物部分，可以通过跨细胞运输过程有效地进入肿瘤。主动肿瘤递送策略在增强纳米药物的肿瘤蓄积和渗透以及提高其治疗效果方面显示出较好成果，已被认为是一种替代依赖于肿瘤增强渗透性和滞留（EPR）作用的传统递送策略的有效方法。该研究首先论证了US诱导的脂质体重组策略暴露蛋白质冠状结构的可行性和有效性，并应用该方法开发了无蛋白冠的脂质体药物递送系统，用于基于跨细胞膜作用的主动肿瘤递送。
为展示这些概念，该团队设计了一种跨细胞靶向配体修饰和全氟戊烷包裹的吉西他滨5‘-反油酸酯组合的脂质体纳米微滴（LPGL），选择肿瘤新生血管中高表达的cRGD肽（Cys-Arg-Gly-Gly-Asp-Gly-Gly-Pro-Asp-Cys）和NgR肽（Gly-Gly-Cys-Asn-Gly-Arg-Cys序列, 与氨基肽酶-NCD13受体结合）作为跨细胞靶向配体。LPGL是用cRGD或NGR肽修饰的1, 2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-N-[甲氧基（聚乙二醇）-2000] （DSPE-PEG-cRGD或NGR）、1, 2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DPPC）和吉西他滨的亲脂性脂肪酸酯衍生物（CP4126）制备LPGL，并装载全氟戊烷（PFP）。一旦到达肿瘤血管，LPGL脂质体就会在US的刺激下，通过PFP的液-气相变从纳米液滴变成微泡。然后，微泡破裂并重新组装成更小的纳米脂质体。
在这个过程中，蛋白质冠层被剥离，靶向配体暴露在表面。暴露的LPGL靶向配体可以识别受体并启动主动运输过程--穿过肿瘤血管内皮细胞的胞吞、胞内运输、胞吐和胞间运输，从而增加肿瘤的聚集并深入肿瘤实质。同时，LPGL通过胞内酯酶对CP4126的裂解，逐渐释放有效代谢产物吉西他滨三磷酸（dFdCTP），产生强大的抗肿瘤活性。
转自：“iNature”微信公众号
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