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纳米治疗为PTEN阴性的胶质母细胞瘤带来了新希望

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成功研制了一种以纳米医学为基础的恶性胶质瘤的化学免疫治疗策略。体内实验表明,将表阿霉素包封纳米胶束(Epi/m)与免疫检查点抑制剂(ICI)联合使用,可以根除PTEN阴性的GBM,该GBM单独对ICI高

  成功研制了一种以纳米医学为基础的恶性胶质瘤的化学免疫治疗策略。体内实验表明,将表阿霉素包封纳米胶束(Epi/m)与免疫检查点抑制剂(ICI)联合使用,可以根除PTEN阴性的GBM,该GBM单独对ICI高度耐药。由于Epi/m联合ICI的协同作用,肿瘤浸润T细胞(tumor-浸润T cells,TIL)等抗肿瘤免疫细胞数量显著增加,可有效杀伤癌细胞。另一方面,干扰免疫应答的瘤内骨髓源性免疫抑制细胞(MDSC)明显减少。

  CIT还提供了强大的免疫记忆效应,以对抗肿瘤,有效地排斥新植入的PTEN阴性GBM细胞在大脑。虽然免费表柔比星会对器官造成损害,特别是造血器官,但我们的纳米药物策略显著减少了这些副作用,改善了免疫反应。Epi/m已经进入其他癌症类型的临床试验,这种CIT策略有望在未来转化为临床评估。这些结果已经被美国化学学会于8月6日发表在ACS Nano(2019年影响因子=14.588)上。

  研究中,一种新的胶质母细胞瘤(GBM)治疗方案在小鼠身上得到证实。GBM是一种进展极快且预后极差的脑肿瘤(5年生存率:10.1%)。虽然有几种化合物正在临床研究中进行评估,但没有明显改善生存期的治疗方案。尤其是肿瘤抑制基因PTEN异常的患者,对现有的治疗方法具有很高的耐药性,医疗需求也很高。一般来说,免疫检查点抑制剂(ICIs)被认为对GBM无效,因为GBM是免疫抑制T细胞低浸润。在本文提出的方法中,iCONM的纳米药物传递技术允许表阿霉素选择性的肿瘤聚集到肿瘤组织,引起免疫原性细胞死亡(immunogenic cell death,ICD),从而导致ICD局部与ICI协同。

  因此,这种基于纳米药物的化学免疫疗法(CIT)对植入脑GBM的小鼠(以下简称小鼠GBM模型)有效,并能显著延长小鼠的生存期。负载表阿霉素的纳米胶束治疗小鼠显示细胞毒性T细胞(TIL)高浸润和骨髓源性免疫抑制细胞(MDSC)减少。最终观察到免疫检查点功能的抑制。

  在GBM中,PTEN基因经常发生突变,导致免疫抑制途径,促进对ICIs的抗性。因此,在PTEN基因正常的小鼠GBM模型中,ICIs可以根除40%的肿瘤,而在PTEN基因被敲除的小鼠模型中,ICIs不能延长小鼠的生存期。在细胞水平上,我们发现PTEN缺陷细胞(CT2A-luc)表达的PDL1大约是正常细胞的5倍,这可能与ICI的治疗耐药有关。由于表柔比星在肿瘤(如乳腺癌)中显示出抑制PDL1表达的能力,如果能将足够量的表柔比星注入GBM病变,则有可能降低GBM的PDL1水平。因此,采用外柔比星纳米粒(epirubicin,Epi/m)联合ICI增强对GBM的抗肿瘤效果。

  在PTEN表达正常(GL261-luc)的GBM模型中,Epi/m(Epi基础上5mg/kg)+anti-PD1抗体(5mg/kg)均使小鼠存活70天以上,存活时间明显延长。在本模型中,pbs处理的小鼠在30天内死亡,仅抗pd1抗体(5 mg/kg)处理的小鼠使40%的小鼠存活至少70天,Epi/m(5 mg/kg Epi基础)使80%的小鼠存活超过70天。而在PTEN不足模型(CT2A-luc)中,Epi/m(Epi基础上5mg/kg)+anti-PD1抗体(5mg/kg)仅使30%的小鼠存活70天以上,其他对照组未证实明显的存活效果。当Epi/m(以Epi为基础)剂量增加至15 mg/kg时,结合抗pd1抗体(5 mg/kg),90%的小鼠均能存活70天以上,显著延长小鼠存活时间。

  世界小儿脑瘤专家加拿大James T.Rutka相关研究

  在过去的十年中,纳米医学在外科领域的应用在数量、范围和设计上都在稳步增长。“纳米神经外科”一词最初是由Dunn和Black在2003年提出的,用来描述神经外科医生使用分子疗法来补充现有局部疗法的潜力,以治疗包括恶性脑瘤在内的神经外科疾病患者。当飞秒激光系统、纳米针和纳米除草器可能成为从根本上改变神经外科实践的有用技术时,神经外科医生们兴奋不已。

  研究人员描述了使用手持式拉曼扫描仪来识别表面增强拉曼散射(SERS)纳米颗粒,这些纳米颗粒被传递到转基因GBM小鼠模型中。在700-800纳米近红外波段激发波长的SERS金纳米粒子探针的光谱映射最近被认为是一种可靠的体内外分子成像方法。研究人员的研究表明,经静脉注射的金硅SERS纳米颗粒可以准确地标定GBM的范围,而且与静态拉曼显微镜相比,使用手持设备可以更完整地切除GBM。虽然有争议,但有证据表明GBM切除的范围与患者的总体生存相关。因此,研究人员所描述的技术具有相当大的吸引力。他们的实验数据表明,在拉曼技术图像引导下切除GBM比使用手术显微镜和使用5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)衍生的肿瘤荧光更好。手持式拉曼扫描仪相对于静态拉曼显微镜的优越性可能与手持式装置的可操作性以及克服悬垂脑组织阻碍静态拉曼显微镜观察的能力有关。根据作者的经验,手持式拉曼扫描仪可以提高数据采集的速度,提供实时的手术指导,可以从任何角度对手术床进行询问。与使用5-ALA等基于荧光的图像引导切除相比,独特的金硅SERS纳米拉曼指纹可以产生更长的光信号,因为有机染料分子可以光漂白。事实上,一些手持拉曼扫描仪已经在临床实践中使用,这也有利于快速将这项技术转移到神经外科手术室。

胶质母细胞瘤

  磁共振引导聚焦超声破坏大鼠血脑屏障模型。基线的大脑成像后,动物收到14毫克/公斤50 nm PEGgold纳米粒子通过尾静脉后立即0.02毫升/公斤lipid-encased全氟化碳微气泡直径(1-5μm)在生理盐水稀释10:1。当微泡进入大脑微血管系统时,FUS的产生导致其扩张和崩溃,从而短暂地、局部地打开血脑屏障。打开血脑屏障后,金纳米颗粒偶联物可以渗透到脑和脑肿瘤(星形细胞瘤),具体发生在FUS束断裂的部位。这是可以做到的,没有副作用,如脑出血或脑损伤。

  手持式拉曼扫描仪的未来发展可能包括在设备中增加一个组件,不仅可以检测出SERS纳米颗粒阳性的GBM细胞,而且还可以同时使用超声吸引器或激光来移除这些肿瘤细胞。可以想象,微创策略,如机器人,可以建立在拉曼扫描仪设备自动化的过程中,肿瘤边缘是检查周和系统,以避免人为错误。

  最后,James T.Rutka教授需要继续探索优化SERS纳米颗粒的大小、组成和表面涂层,同时减少对网状内皮系统的吸收,以使这些技术发挥规模较大的作用并进行临床试验。

  James T.Rutka教授还是INC国际神经外科医生集团旗下组织世界神经外科顾问团(WANG)成员,与INC一起致力于中外神经外科技术的交流、提高、促进。并且在INC通过国际远程会诊,便可进行书面邮件或视频与JamesT.Rutka教授面对面交流,得到教授的远程咨询。

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