【文献速递】动物活体成像系统在纳米医学领域中的应用

2023-03-24 14:00:09

近日，湘雅二医院药学部湖南省转化医学与创新药物工程技术研究中心向大雄教授团队在纳米医学领域取得系列研究成果，在国际知名期刊《Advanced Healthcare Materials》（IF=9.93，JCR1区）及《Journal of Controlled Release》（IF=9.77，JCR1区）上连续发表两篇研究性论文。

两篇论文第一作者及通讯作者单位均为中南大学湘雅二医院，向大雄教授为通讯作者，团队2018级博士研究生吴军勇、2019级博士研究生李泳江为共同第一作者。

文章一

图1｜国际知名期刊《Advanced Healthcare Materials》（IF=9.93，JCR1区）

三阴性乳腺癌含有致密的肿瘤基质，是药物渗透和细胞毒性T淋巴细胞浸润的主要障碍，因此化疗和免疫治疗通常难以发挥作用。

研究发现中性粒细胞弹性蛋白酶能快速破坏致密的细胞外基质，克服肿瘤基质屏障，使药物或免疫细胞进入肿瘤内部发挥作用。然而游离的弹性蛋白酶缺乏靶向性，因此向大雄教授团队开发了嵌合肿瘤细胞膜蛋白的仿生脂质体(LMP)，并在表面结合弹性蛋白酶（NE-LMP），利用肿瘤细胞膜蛋白同源靶向及渗透与滞留效应（EPR）可以有效将NE靶向至小鼠原位乳腺癌内部并降解肿瘤基质。与紫杉醇及与PD-1免疫检查点抑制剂联合应用表现出显著增强的化学-免疫协同疗效，显著延长了小鼠的生存期。同时，这一联合应用策略还可以明显抑制肿瘤肺转移。

文章中，标记DiR的NE-LMP在原位乳腺荷瘤小鼠中的生物分布和肿瘤靶向作用的活体实验成像，使用了广州博鹭腾AniView100多模式动物活体成像系统拍摄。

活体结果显示DiR标记的NE-LMP在给药后很快到达肿瘤部位（2小时），并在8小时积累最多；体外器官结果显示DiR标记的NE-LP也到达肿瘤部位，但荧光强度不如DiR标记的NE-LMP，证明了NE-LMP的优越肿瘤靶向作用。

图2｜NE-LMP的生物分布

(A) NE-LMP和NE-LP的体内生物分布和肿瘤靶向作用

(B) NE-LMP和NE-LP的体外生物分布

目前上市用于临床的纳米载体大部分是脂质体，向大雄教授团队利用简单易制备的脂质体作为核心，表面嵌合特殊功能蛋白，这是一种“自下而上”的组装思路，具有前沿的创新性和实用性。

图3｜用于增强肿瘤化学免疫治疗的膜蛋白弹性蛋白酶结合仿生脂质体的制备示意图

文章二

图4｜国际知名期刊《Advanced Healthcare Materials》（IF=9.93，JCR1区）

多形性胶质母细胞瘤（GBM）是恶性程度最高的脑部肿瘤，目前缺乏有效的治疗方式，常规的化疗药物难以跨越血脑屏障(BBB)发挥作用。

外泌体（Exos）是由细胞分泌，粒径在30-150nm的纳米囊泡，作为药物载体具有多种优势。脑微血管内皮细胞是BBB主要组成成分，其分泌的外泌体可以跨越BBB，用其载药可以将药物递送至脑内。

然而，Exos提取纯化过程较为繁琐，产量较低，作为药物载体极大限制了应用。为了弥补这一缺陷，向大雄教授团队采用连续挤压细胞的方式生产仿生纳米囊泡（BNVs），其具有与Exos相似的粒径、外观和蛋白表达。

本研究将Exos和BNVs进行深入比较，在脑部肿瘤的药物递送中进行了直接对比。结果表明，来源于脑微血管内皮细胞的BNVs是天然Exos的合格替代品。二者的载药能力相似，但BNVs的产率是Exos的500倍。携带阿霉素的天然Exos和BNVs在斑马鱼和体内皮下/原位异种移植小鼠肿瘤模型中表现出良好的抑瘤作用。

文章中，评估和比较Exos和BNVs在小鼠肿瘤模型中脑肿瘤靶向能力的活体实验成像，使用了广州博鹭腾AniView100多模式动物活体成像系统拍摄。

尾静脉对原位GBM小鼠注射给予DiR标记的Exos、BNVs或游离DiR，并在注射后6小时、12小时和24小时使用AniView100拍摄获得小鼠体内和体外器官荧光图像。结果显示DiR标记的Exos和BNVs在6小时达到GBM，并在24小时积累更多，而游离DiR在大脑中没有显示荧光信号，表明Exos和BNVs都可以突破BBB并靶向大脑中的肿瘤部位。