穿越血脑屏障！蔡金全/蒋传路/孟祥祺团队开发新型递送载体，治疗胶质母细胞瘤

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

胶质母细胞瘤（GBM） 是中枢神经系统癌症中最致命的一种，部分原因是由于无法对抗治疗耐药性。 GBM中MDK的表达上调会加速由化疗药物（例如替莫唑胺）引起的DNA损伤的修复，从而引起化疗耐药性。因此， 研究人员提出了精确下调MDK表达以减轻治疗耐药性 。

虽然RNAi技术和CRISPR-Cas9基因编辑技术是下调基因表达水平的有效方式，但在体内具体实施起来仍具有挑战性 。因为通过静脉注射递送siRNA或CRISPR-Cas9 RNP复合物涉及复杂的三步过程：1） 生物制剂必须进入靶标细胞，通常通过内吞作用；2） 从内吞-溶酶体逃逸进入细胞质； 3）从递送载体中释放出来。其中 ，在第二步中， 生物制剂从内吞-溶酶体中逃逸的概率通常很低（仅约2%）。 此外，对于胶质母细胞瘤等大脑疾病的治疗，在递送时还必须克服血脑屏障（BBB）。

2024年8月29日，哈尔滨医科大学附属第二医院蔡金全、蒋传路、孟祥祺等人 （赵宇、秦杰为共同第一作者） 在 Nature 子刊Nature Nanotechnology上发表了题为： Polymer-locking fusogenic liposomes for glioblastoma-targeted siRNA delivery and CRISPR–Cas gene editing 的研究论文 。

该研究开发了一种聚合物锁定融合脂质体（Plofsome），它可以在穿过血脑屏障（BBB）后将siRNA或CRISPR-Cas9 RNP复合物递送到胶质母细胞瘤（GBM）细胞的细胞质中。 Plofsome的设计是通过使用无痕 活性氧 （ROS） - 可裂解连接 子将“锁”整合到融合性脂质体中，因此只有在穿过血脑屏障并进入具有高ROS水平的GBM组织后才会发生 融合。

Plofsome递送靶向 MDK的siRNA或CRISPR-Cas9 RNP复合物，能够显著降低MDK表达水平，从而有效抑制胶质母细胞瘤对化疗药物替莫唑胺（TMZ） 的耐药性，并抑制了脑肿瘤模型中的GBM生长。 重要的是，Plofsome仅在肿瘤部位有效，而不会在正常组织中起作用，这提高了RNAi和CRISPR-Cas9疗法的安全性。

在这项研究中，研究团队展示了一种能够穿越血脑屏障（BBB）并向胶质母细胞瘤细胞的细胞质中递送siRNA和CRISPR-Cas9 RNP复合物的聚合物锁定融合脂质体（简称Plofsome）。

Plofsome是通过在表面修饰有Angiopep-2多肽（Ang）的融合脂质体上锚定四臂聚乙二醇-对苯二酚（4-arm PEG-oDP），并采用无痕迹修饰方法实现 。

由于胶质母细胞瘤（GBM）组织中存在较高的活性氧（ROS）水平，因此研究团队选择了一种无痕的ROS-可裂解连接子 。Angiopep-2多肽（Ang）是低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP-1）的特异性配体，在血脑屏障（BBB）内皮细胞和胶质母细胞瘤（GBM）细胞中高度表达 。由于融合脂质体具有出色的细胞质递送性能，研究团队选择了 其作为Plofsome核心结构，其可使药物的内化和释放同时进行，从而简化了递送过程。

此外，由融合脂质体输送的药物绕过了内吞-溶酶体途径，从而防止了溶酶体降解。 然而，融合脂质体在脑靶向药物递送方面存在严重缺点， 它们通过与大脑内皮细胞融合的方式穿过血脑屏障，导致脂质体在进入大脑之前就分解了 。 在这种情况下，尽管生物制剂被递送到大脑中，但它们通常处于裸露状态，导致细胞内化效率低下 。

为了解决这一问题，我们将“锁”集成到了融合脂质体中，这样只有在穿过血脑屏障（BBB）并进入脑胶质瘤组织后，融合才会发生。 四臂聚乙二醇-对苯二酚 （4-arm PEG-oDP） 作为锁，修改经过Ang修饰的融合脂质体的表面，从而构建出聚合物锁定融合脂质体（简称Plofsome） 。

在血液循环和穿越血脑屏障期间，Plofsome都保持非融合状态。进入大脑后，Plofsome受到肿瘤组织中过表达的ROS（例如H 2 O 2 ）的刺激，导致4-arm PEG-oDP分离，使Plofsome成为可融合状态。这与可通过解锁打开的保险箱类似，Plofsome仅与靶标细胞融合，并在高H 2 O 2 水平的环境中释放其递送的货物。

在这项研究中，研究团队选择MDK作为治疗靶点。实验结果表明，Plofsome能够有效地将靶向MDK的siRNA或CRISPR-Cas9 RNP复合物递送到胶质母细胞瘤（GBM）细胞的细胞质中。从而降低MDK的表达水平，进而抑制胶质母细胞瘤的替莫唑胺（TMZ） 的耐药性，并抑制了原位脑肿瘤模型中的GBM生长。 重要的是，Plofsome仅在肿瘤部位有效，而在正常组织中无效， 提高了RNAi和CRISPR-Cas9治疗的安全性。

Plofsome@siRNA在原位胶质母细胞瘤小鼠模型中的治疗效果

Plofsome@RNP在原位胶质母细胞瘤小鼠模型中的治疗效果

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41565-024-01769-0