《Advanced Materials》是材料科學領域的期刊，由 Wiley 出版，創(chuàng)刊于 1989 年，以跨學科性為核心特色，涵蓋材料化學、物理、納米技術、生物醫(yī)學材料等方向（如納米顆粒遞送、腫瘤治療等）。

影響因子：26.8

期刊ISSN：0935-9648

出版周期：Semimonthly

自引率：5.50%

發(fā)文量：3616（2024年）

一、 研究背景

在全球癌癥領域，前列腺癌因高發(fā)病率與死亡率構成嚴峻挑戰(zhàn)，盡管早期治療有所，但晚期患者治療選擇受限，其中化療與免疫治療耐藥是核心障礙，前者與 ATP 結合盒轉運蛋白（如 P-gp）介導的藥物外排相關，后者源于免疫抑制性腫瘤微環(huán)境（TME）中髓源性抑制細胞（MDSCs）的免疫逃逸作用，PI3K/AKT/mTOR（PAM）信號通路的過度激活是關鍵調控節(jié)點，既通過上調 P-gp 增強化療耐藥，又依賴通路激活維持 MDSCs 的免疫抑制功能。雖然 PI3K/mTOR 雙抑制劑 BEZ235 展現(xiàn)出了逆轉多種癌癥治療耐藥的潛力，但其對前列腺癌中 P-gp 表達調控及 MDSCs 抑制的研究不足，并且存在自身水溶性差、生物利用度低的問題，嚴重制約了臨床轉化。

為突破上述局限，研究人員構建了靶向前列腺特異性膜抗原（PSMA，前列腺癌特異性表達的跨膜糖蛋白）的納米藥物遞送系統(tǒng)：將 PSMA 配體與谷胱甘肽（GSH）敏感聚合物（GSP）偶聯(lián)形成 PSMA-GSP，其可自組裝并負載 BEZ235 前藥，構建成納米顆粒（PSMA-NP/BEZ）。該系統(tǒng)不僅提升了 BEZ235 的水溶性與生物利用度，還能借 PSMA 靶向實現(xiàn)前列腺癌組織富集，在腫瘤高 GSH 環(huán)境下釋放 BEZ235，通過抑制 PAM 通路，既能夠抑制癌細胞增殖、下調 P-gp 以增強化療敏感性，又能夠抑制 MDSCs 活性以重塑免疫微環(huán)境；與 PD-1 單抗（αPD-1）聯(lián)用時可協(xié)同增強免疫療效，終形成 “化療 + 免疫 + 靶向" 的新型治療范式，為晚期前列腺癌患者改善治療結局、降低毒性提供了新思路。

二、 研究結果

1. 前列腺癌中的PAM信號傳導通路

為探究 PI3K/mTOR 雙靶點抑制劑 BEZ235 在前列腺癌中的治療潛力，研究人員通過 TCGA 數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)前列腺癌組織中（PI3K/AKT/mTOR） PAM 通路相關基因表達顯著高于正常組織，再經(jīng)單細胞轉錄組分析發(fā)現(xiàn)該類基因在 MDSCs、巨噬細胞和腫瘤細胞中高表達（MDSCs 中 PAM 通路激活），且其表達與 MDSCs 比例呈顯著正相關，終表明 PAM 通路或對前列腺癌進展重要且與癌癥免疫抑制微環(huán)境中的 MDSCs 密切相關。

2. PSMA-NP/BEZ的制備與表征

鑒于前列腺癌 PSMA 高表達及高 GSH 特征，研究人員先合成GSP 并偶聯(lián) PSMA 配體得到了 PSMA-GSP，再用納米沉淀法制備載 BEZ235 的 PSMA-NP/BEZ 與 NP/BEZ；PSMA-NP/BEZ 為球形（95nm）、膠體穩(wěn)定，可靶向前列腺癌細胞，且因二硫鍵具 GSH 響應性，10μm GSH 下 24h 釋藥 60%，nonNP/BEZ 無變化。

3. PSMA-NP/BEZ的細胞內攝取

為提升納米顆粒腫瘤靶向能力，研究人員對其表面修飾 PSMA 配體；將 Cy5.5 標記的 NP/BEZ@Cy5.5 與 PSMA-NP/BEZ@Cy5.5 和 C4-2 細胞共孵育，F(xiàn)CM 檢測顯示 1 小時后 PSMA-NP/BEZ 組細胞 MFI 是 NP/BEZ 組的 9.7 倍，PSMA 配體預處理會降低熒光強度，證實 PSMA 介導特異性攝??；后續(xù)用 FCM 和 CLSM 分析，發(fā)現(xiàn) PSMA-NP/BEZ 處理后 1-12 小時胞內熒光維持高水平，表明其延長 BEZ235 細胞內滯留時間，符合納米顆粒增強藥物蓄積、減少外排的假設。

4. PSMA-NP/BEZ的體外細胞毒性

為評估 PSMA-NP/BEZ 的抗癌活性，研究人員通過MTT 法發(fā)現(xiàn)，在 RM-1、C4-2、PC-3 前列腺癌細胞系中，PSMA-NP/BEZ 的細胞毒性強于 BEZ235 和 NP/BEZ，對 PSMA 陽性的 RM-1 細胞 IC50 僅 40 nM，為后兩者的 1/150 和 1/117.5；流式細胞凋亡結果顯示，其誘導 C4-2 細胞凋亡率顯著高于另外兩組，死亡細胞比例也更高；克隆形成實驗表明，該組 C4-2 細胞克隆數(shù)遠少于另兩組。此外，WB結果顯示PSMA-NP/BEZ不會誘導腫瘤細胞發(fā)生免疫原性細胞死亡，與預期一致。

5. PSMA-NP/BEZ對PAM信號通路的體外抑制作用

為了探究 PSMA-NP/BEZ 的作用機制，研究人員對經(jīng) PBS、BEZ235 和 PSMA-NP/BEZ 處理的 C4-2 細胞進行 RNA 測序和 WB 分析，結果顯示 PSMA-NP/BEZ 與 BEZ235 僅存在 12 個差異表達基因，PCA 分析也證實兩者作用機制高度相似，其中 MMP9 雖在兩組間有顯著差異表達且表達模式獨特，被推測可能是機制差異關鍵基因，但 WB未檢測到兩者 MMP9 蛋白水平的顯著差異；進一步通過富集分析與 WB實驗發(fā)現(xiàn)，PSMA-NP/BEZ 可顯著抑制 PAM 及 mTOC1 信號通路，降低 PAM 通路關鍵蛋白PI3K、p-AKT、p-mTOR及下游 p-S6 的表達，還能顯著下調細胞周期、DNA 復制修復、p53 信號通路等 PAM 下游通路相關基因，綜上可知 PSMA-NP/BEZ 與 BEZ235 作用機制相似，均通過抑制 PAM 通路、破壞細胞增殖等功能發(fā)揮抗癌作用。

6. PSMA-NP/BEZ的生物分布

為提升納米顆粒腫瘤靶向性，研究人員在其表面修飾 PSMA 配體，在RM-1 前列腺癌皮下腫瘤模型中，通過注射熒光標記的 NP/BEZ@Cy5.5（未修飾 PSMA）與 PSMA-NP/BEZ@Cy5.5結果顯示，NP/BEZ@Cy5.5在腫瘤部位 12 小時達蓄積峰值后，48 小時仍維持高滯留，離體檢測發(fā)現(xiàn)其腫瘤熒光強度顯著高于肝腎，且免疫熒光顯示其能穿透血管、在腫瘤組織廣泛分布；PSMA-NP/BEZ@Cy5.5 8-12 小時達峰后下降，主要在肝腎富集。綜上，PSMA-NP/BEZ能通過血管有效滲透至腫瘤內部。

7. PSMA-NP/BEZ的體內抗腫瘤療效

研究人員在C57BL/6J小鼠體內構建了RM-1前列腺癌模型，PBS、BEZ235、NP/BEZ、PSMA-NP/BEZ每兩天處理 1 次，共 3 次。結果顯示，所有組均無體重減輕及血清異常，PSMA-NP/BEZ 組生物安全性良好；且其腫瘤抑制率達到57.9%，平均腫瘤重量（0.67±0.20g）遠低于其他組，而 BEZ235、NP/BEZ 組未控制住腫瘤進展。

8. PSMA-NP/BEZ 刺激抗腫瘤免疫

為了驗證PSMA-NP/BEZ抗腫瘤功效，研究人員發(fā)現(xiàn)PSMA-NP/BEZ可使小鼠腫瘤組織中MDSCs比例從42.0%降至22.3%，同時提升腫瘤組織中細胞毒性T細胞比例、淋巴結成熟DCs比例，并減少腫瘤Treg細胞，表明其可重塑前列腺癌“冷"免疫微環(huán)境、激活抗腫瘤免疫。

9. PSMA-NP/BEZ聯(lián)合PTX的治療療效

以 P-gp為代表的轉運蛋白會將藥物排出細胞導致耐藥，在紫杉醇（PTX）耐藥的前列腺癌細胞中 P-gp 過表達，而抑制 PI3K 通路可通過降低P-gp 逆轉耐藥，研究人員推測 PSMA-NP/BEZ 能增強 PTX 抗癌效果。研究人員發(fā)現(xiàn)，體外四種前列腺癌細胞系中，PTX+PSMA-NP/BEZ 聯(lián)用抗癌活性強于單獨用藥，PSMA 陽性細胞中更顯著，且聯(lián)用可降低 PTX 誘導升高的 P-gp 水平；體內 RM-1 荷瘤小鼠實驗中，PTX 單獨抑瘤弱，而聯(lián)用組腫瘤抑制率顯著高于 PTX和 PSMA-NP/BEZ組，平均腫瘤重量也更低，免疫組化結果顯示聯(lián)用組 Ki67和 P-gp 表達均降低。綜上，這些結果表明，PTX +PSMA-NP/BEZ 的聯(lián)合治療對前列腺癌具有的抗腫瘤功效，其作用機制通過下調 P-gp 的表達來降低 PTX 的耐藥性。

10. PSMA-NP/BEZ與αPD-1之間的協(xié)同效應

為探究PSMA-NP/BEZ與αPD-1聯(lián)用的潛力，研究人員構建了前列腺癌復發(fā)模型：在小鼠右髖接種原發(fā)腫瘤后，分別用PBS、αPD-1、PSMA-NP/BEZ及二者聯(lián)用處理，6天后切除原發(fā)腫瘤模擬臨床gen治性切除，記錄小鼠存活、體重及腫瘤體積。結果顯示，PSMA-NP/BEZ未加重αPD-1導致的體重減輕，安全性良好；在原發(fā)腫瘤方面，αPD-1單獨處理與PBS組無差異，PSMA-NP/BEZ單獨處理抑瘤率為54%，而聯(lián)用組抑瘤率達到82.5%，抑瘤效果更加；原發(fā)腫瘤切除后，除2只小鼠因手術相關原因死亡外，聯(lián)用組較其他組而言能夠延緩腫瘤復發(fā)、延長小鼠存活時間。進一步研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)用組小鼠脾臟中CD44?CD62L?中樞記憶T細胞占比（8.6%）高于單獨處理組，血清中促炎細胞因子TNF-α和IFN-γ濃度也更高。綜上，αPD-1與PSMA-NP/BEZ聯(lián)用可激活抗腫瘤免疫、誘導免疫記憶，進而預防腫瘤復發(fā)。

三、 研究結論

該篇研究構建了 PSMA 靶向、GSH 敏感的納米遞送系統(tǒng) PSMA-NP/BEZ（負載 BEZ235），既能解決BEZ235 水溶性差、生物利用度低的問題，又能靶向前列腺癌并在高 GSH 微環(huán)境響應釋藥。其通過抑制 PAM 通路，破壞癌細胞功能、下調 P-gp 以增強紫杉醇化療敏感性，還能滅活 MDSCs 重塑免疫微環(huán)境，聯(lián)合 αPD-1 可增效免疫治療并誘導免疫記憶；體內實驗證實其安全，抑瘤效果優(yōu)于游離 BEZ235 及非靶向系統(tǒng)，為晚期前列腺癌提供 “化療增敏 - 免疫重塑" 策略。