西南大學(xué)ACSNANO---OpenSPR揭示納米藥物如何不被巨噬細(xì)胞吞噬？

克服網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)（RES）的阻礙一直是納米顆粒作為藥物載體的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。聚乙二醇（PEG）修飾的納米粒有助于避免巨噬細(xì)胞的清除，但也抑制了靶細(xì)胞對(duì)納米粒的內(nèi)化。而與PEG修飾不同，RES封閉策略是一種抑制/清除巨噬細(xì)胞以提高納米粒體內(nèi)遞送效率的策略。常規(guī)的RES封閉策略是通過預(yù)先注射有機(jī)或無機(jī)材料來抑制/殺死巨噬細(xì)胞，但是這些材料往往具有系統(tǒng)毒性。因此，采用空白脂質(zhì)體（CL）封閉RES是安全且更適合臨床的治療方式， 然而，CL在RES中清除速度較快，因此每次治療都需要重復(fù)注射CL以再次封閉RES，所以具有劑量大和時(shí)效性差的缺陷。

以此為切入點(diǎn)，基于CD47蛋白與巨噬細(xì)胞表面受體SIRPα蛋白互作后激發(fā)“don’t-eat-me”信號(hào)通路能夠抑制巨噬細(xì)胞的吞噬作用，西南大學(xué)藥學(xué)院特聘教授李翀課題組設(shè)計(jì)了一種新型RES封閉策略（“Don’t-eat-us”策略）以長時(shí)間特異性地抑制巨噬細(xì)胞攝取能力。在該研究中，李教授帶領(lǐng)唐宜軒博士等人設(shè)計(jì)了一種CD47衍生的、耐酶解的D型Self肽（D-Self, DS），并將其修飾在空白脂質(zhì)體表面（DSL）。DSL進(jìn)入體內(nèi)后會(huì)快速與巨噬細(xì)胞作用，而DS與SIRPα的互作使DSL能夠長期抑制巨噬細(xì)胞的吞噬能力，使后續(xù)注射的制劑可以有效規(guī)避被巨噬細(xì)胞快速清除。該結(jié)果于2019年11月發(fā)表在ASCNANO期刊上（IF 13.7），《Overcoming the Reticuloendothelial System Barrier to Drug Delivery with a “Don’t-Eat-Us” Strategy》

實(shí)驗(yàn)介紹

采用同源模建和分子對(duì)接得到小鼠CD47蛋白的活性功能序列—天然“Self”肽（Natural Self peptide, NS），采用逆反異構(gòu)化設(shè)計(jì)得到耐酶解的D型Self肽（DS）。多肽經(jīng)固相合成后，通過Nicoya OpenSPR分子互作儀測定多肽與小鼠SIRPα蛋白的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，結(jié)果顯示DS與小鼠SIRPα的結(jié)合常數(shù)為0.64μM（kD）（圖1b），類似于天然L型肽（kD=0.57μM）（圖2），證明構(gòu)建的D型多肽（DS）能完整模擬L型多肽（NS）的生物活性。

圖1.DS與小鼠SIRPα動(dòng)力學(xué)檢測

圖2. SPR檢測天然肽與小鼠SIRPα間相互作用

體外實(shí)驗(yàn)：基于上述OpenSPR篩選出的高活性DS，將其標(biāo)記在脂質(zhì)體上（DSL），并用于細(xì)胞攝取實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示DSL與巨噬細(xì)胞作用后，在體外可在細(xì)胞上維持超過24小時(shí)。

圖3. CL與DSL 處理的細(xì)胞成像

體內(nèi)實(shí)驗(yàn)

將DSL注入小鼠體內(nèi)后，結(jié)果顯示DSL從肝臟和脾臟的延遲清除超過48小時(shí)（圖4a，b）。在DSL預(yù)處理后繼續(xù)尾靜脈給與PLGA納米粒（PLGA NP），結(jié)果顯示PLGA NP的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間被顯著延長，且在肝臟和脾臟的分布明顯減少（圖4c，d）。

圖4

疾病模型驗(yàn)證，用腦靶向配體蜂毒明肽（APA）修飾PLGA NP（APA-PLGA NP），注入體內(nèi)，成像顯示通過DSL封閉RES后增強(qiáng)了APA-PLGA NP腦靶向遞送的能力，而大劑量CL封閉RES后，也會(huì)對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的攝取產(chǎn)生一定的抑制作用，阻礙了APA-PLGA NP的靶向遞送。

圖5.APA-PLGANP穿越BBB的觀察。給藥后2小時(shí)用LSFM觀察小鼠大腦中APA-PLGA-NP（綠色）的三維熒光圖像，DLS處理的APA-PLGA NP穿越BBB的效果顯著增強(qiáng)。

總結(jié)

這些結(jié)果表明通過Nicoya OpenSPR篩選得到的高親和力的DS，并用其標(biāo)記脂質(zhì)體（DSL），這些DSL無論在細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)還是疾病模型的實(shí)驗(yàn)中都表現(xiàn)出良好的延時(shí)清除現(xiàn)象，而在DSL預(yù)處理后給與納米粒，可以在維持納米粒與靶細(xì)胞的顯著親和力的情況下顯著延長納米粒的循環(huán)時(shí)間，從而明顯提升納米粒的靶向遞送和在體療效。該策略為長循環(huán)遞藥研究提供了新的思路，并且因?yàn)闊o需對(duì)遞藥系統(tǒng)進(jìn)行額外化學(xué)修飾，該策略可與各類遞藥系統(tǒng)聯(lián)用，具有廣泛的應(yīng)用前景。