聚焦超聲(FUS)是臨床上治療腫瘤常用的非侵入性技術(shù),能夠通過局部熱消融產(chǎn)生對(duì)癌癥的免疫刺激效應(yīng),但是單獨(dú)使用FUS似乎不足以產(chǎn)生很好的抗腫瘤作用。為了克服這一限制,來自重慶醫(yī)科大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在International Journal of Nanomedicine上發(fā)表了Multifunctional Nanoparticles Encapsulating Astragalus Polysaccharide and Gold Nanorods in Combination with Focused Ultrasound for the Treatment of Breast Cancer的文章,介紹了一種多功能納米粒子,可以增強(qiáng)FUS誘導(dǎo)的免疫效應(yīng),并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性、長(zhǎng)效的抗腫瘤免疫,同時(shí)提供成像和熱增強(qiáng)效果。
接下來小編帶大家看看研究團(tuán)隊(duì)具體的研究方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
首先,研究者們像是在建造一個(gè)微型工廠,通過一種叫做雙乳化法的技術(shù),將黃芪多糖(APS)和金納米棒(AuNRs)這兩種“原料"巧妙地封裝進(jìn)了聚乙二醇化聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA-PEG)這個(gè)“微型容器"中。在光學(xué)顯微鏡下這些納米粒子不僅形狀均勻,而且大小適中,凍干粉末可以很容易地分散到水溶液中。
接下來,作者對(duì)納米復(fù)合物進(jìn)行了體內(nèi)外的安全評(píng)估。CCK-8實(shí)驗(yàn)中在分析的濃度范圍內(nèi),APS、AuNR、PLGA-PEG NP 和 PBS所有組均沒有明顯的細(xì)胞毒性(圖1A)。在小鼠體內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間靜脈注射 APS/AuNR/PLGA-PEG NP,從血液指標(biāo)(圖1C)和H&E染色(圖1D)中未發(fā)現(xiàn)明顯的急性或慢性生理毒性。說明這些納米粒子在體內(nèi)外均表現(xiàn)出了良好的生物相容性,沒有毒副作用。
圖1
在體外成像測(cè)試中,這些納米粒子展現(xiàn)出了較強(qiáng)的潛力。在超聲波的幫助下,它們讓腫瘤的位置變得更加清晰,就像是給醫(yī)生提供了一副能夠看穿腫瘤的“眼鏡"。作者發(fā)現(xiàn)708 nm 是最佳潛在 PAI 的最大吸光度(圖2D),封裝的 AuNRs 有助于 PA 信號(hào)增強(qiáng)并且呈線性關(guān)系(圖2E)
圖2
研究發(fā)現(xiàn)在與聚焦超聲治療結(jié)合使用時(shí),APS/AuNR/PLGA-PEG NPs 顯著提高了細(xì)胞凋亡率(圖3A)與濃度 (圖3C),降低了活細(xì)胞率(圖3B)的 FUS 消融癌細(xì)胞和濃度(圖3D)。隨著濃度的增加壞死區(qū)域(圖4B)也增加。這些結(jié)果表明納米復(fù)合物可以顯著增強(qiáng)體外和體內(nèi)的熱消融效果。
圖3
圖4
令人興奮的是,這些納米粒子還能激發(fā)我們身體的免疫系統(tǒng)。在體外實(shí)驗(yàn)中,作者通過流式細(xì)胞術(shù)測(cè)定DC上MHC-II、CD80和CD86分子的表達(dá),發(fā)現(xiàn)APS/AuNR/PLGA-PEG NPs可以增強(qiáng)這些分子的表達(dá)(圖5A),表明可以促進(jìn)樹突狀細(xì)胞(DCs)的成熟,增強(qiáng)了免疫細(xì)胞的活性,降低吞噬功能(圖5B),增強(qiáng)IL-12和IFN-γ的產(chǎn)生(圖5G H)。
圖5
在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中,FUS聯(lián)合納米粒子治療后,TNF-α、IFN-γ、IL-4、IL-10和IgG1這些免疫相關(guān)的分子濃度顯著升高,IgG2a無顯著變化,免疫反應(yīng)在第3天達(dá)到峰值。(圖6)在H&E染色的腫瘤切片中,APS/AuNR/PLGA-PEG在第3、7和14天時(shí)僅存在一小部分紫藍(lán)色(正常細(xì)胞核)和更多變形細(xì)胞核(核固縮、核碎裂和核溶解) NPs+FUS組,癌細(xì)胞凋亡率高,凝固性壞死。(圖7)
圖6
圖7
這篇文章作者讓我們看到了納米復(fù)合物的多重能力,不僅能夠作為超聲成像的對(duì)比劑,提高成像質(zhì)量,還能增強(qiáng)FUS的熱消融效果,并通過釋放APS增強(qiáng)免疫反應(yīng),從而提高治療效果。既能幫助醫(yī)生更好地定位和治療腫瘤,還能夠激發(fā)我們自身免疫。當(dāng)然體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)的成功還需要進(jìn)一步在臨床研究來驗(yàn)證,去評(píng)估在實(shí)際臨床應(yīng)用中的安全性和有效性。但本文的創(chuàng)新之處就是作者能夠?qū)鹘y(tǒng)中藥成分與現(xiàn)代納米技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計(jì)出一種多功能納米粒子為臨床上FUS治療提供了新的可能性。這樣解決臨床問題的思路和創(chuàng)新方法小編希望能為大家的研究方向帶來一點(diǎn)啟發(fā)。
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