He et al. 团队的研究成果《A combinational chemo-immune therapy using an enzyme-sensitive nanoplatform for dual-drug delivery to specific sites by cascade targeting》于2021年2月5日发表在期刊 Science Advances 上。这项研究由来自 四川大学国家生物材料工程研究中心、四川大学华西药学院、德克萨斯大学奥斯汀分校生物医学工程系 等多个机构的科研团队合作完成。通讯作者为 Jun Cao、Huile Gao 和 Nicholas A. Peppas。

学术背景

该研究属于 纳米药物递送与肿瘤免疫联合治疗 交叉领域。传统化疗药物（如阿霉素，doxorubicin, DOX）和线粒体靶向药物（如洛尼达明，lonidamine, LND）因生物屏障（如肿瘤渗透性差、细胞内靶向性不足）和免疫抑制微环境（如PD-L1介导的T细胞耗竭）导致疗效受限。为解决这些问题，作者提出了一种 级联靶向的核壳纳米平台（DLTPT），通过酶响应性外壳降解、电荷反转和细胞器特异性释放，实现 化疗-免疫协同治疗。

研究目标包括：
1. 设计一种能同时递送DOX和LND的双药纳米系统，并精准靶向肿瘤细胞核与线粒体；
2. 通过透明质酸酶（hyaluronidase, HAase）触发尺寸缩小和电荷反转，增强肿瘤渗透和细胞内化；
3. 联合抗PD-L1抗体阻断免疫抑制，激活T细胞免疫应答。

研究流程

1. 纳米载体设计与合成

• 材料开发：
  
  • 核心（LTPT）：由线粒体靶向的三苯基膦衍生物（triphenylphosphonium, TPP）与聚乳酸（poly(l-lactic acid), PLLA）自组装形成，负载LND二聚体（D-LND），通过硫键连接以提高载药量（4.5倍于单分子LND）。
    
  • 外壳（HA-DOX）：透明质酸（hyaluronic acid, HA）偶联DOX，通过静电作用包裹核心，赋予CD44受体靶向性和HAase响应性降解能力。
    
• 表征方法：核磁共振（1H NMR）、质谱（LC-MS）、动态光散射（DLS）和透射电镜（TEM）验证结构。
  

2. 体外性能验证

• 酶响应性：在HAase（110 IU/mL）和酸性环境（pH 5.0）下，DLTPT粒径从160 nm降至92 nm，zeta电位从-12 mV转为正电，促进肿瘤穿透和溶酶体逃逸。
  
• 药物释放：HAase降解后，DOX在48小时内完全释放，而D-LND在谷胱甘肽（glutathione, GSH）存在下释放率达90%，实现线粒体特异性递送。
  
• 细胞实验：
  
  • 4T1乳腺癌细胞中，DLTPT的半数抑制浓度（IC50）为2.6 μg/mL，显著低于单药组（DTPT为5.1 μg/mL）。
    
  • 流式细胞术和共聚焦显微镜（CLSM）显示，DLTPT通过CD44介导的内吞途径高效进入细胞，并快速逃逸溶酶体（2小时内）。
    
  • 线粒体膜电位（JC-1染色）和ATP含量检测证实LND破坏线粒体功能，与DOX协同诱导凋亡（caspase-3/9激活）。
    

3. 体内抗肿瘤评估

• 模型构建：4T1肿瘤荷瘤BALB/c小鼠分为5组（n=6），分别接受PBS、DOX、DTPT、DLTPT及DLTPT+抗PD-L1治疗。
  
• 结果：
  
  • 肿瘤抑制：DLTPT组肿瘤体积最小，联合抗PD-L1后进一步抑制生长（p<0.05）。
    
  • 免疫激活：流式细胞术显示，DLTPT+抗PD-L1组脾脏和淋巴结中CD11c+CD80+/CD86+树突细胞（DCs）及肿瘤内CD8+ T细胞数量显著增加（p<0.05），PD-L1表达下降。
    
  • 转移抑制：肺转移模型（4T1-luc细胞）中，联合治疗组无显著生物发光信号，H&E染色显示肺转移灶最少。
    

主要结果与逻辑关联

1. 纳米载体性能：HAase触发的尺寸和电荷变化解决了肿瘤穿透与细胞内化难题，为后续药物释放奠定基础。
   
2. 双药协同：DOX引起DNA损伤，LND破坏线粒体功能，共同激活凋亡信号（cytochrome c释放），IC50降低验证协同效应。
   
3. 免疫调节：DOX诱导免疫原性细胞死亡（immunogenic cell death, ICD），暴露钙网蛋白（calreticulin, CRT）；抗PD-L1阻断免疫抑制，提升CD8+ T细胞活性，抑制转移。
   

结论与价值

1. 科学价值：
   
   • 提出“级联靶向”纳米平台设计范式，整合酶响应、细胞器靶向和免疫调节功能。
     
   • 阐明化疗药物与免疫检查点抑制剂的协同机制，为联合治疗提供新策略。
     
2. 应用价值：
   
   • DLTPT成分（如HA、PLLA、DOX）已获FDA批准，临床转化潜力高。
     
   • 可扩展至其他需多药联用的肿瘤类型（如三阴性乳腺癌）。
     

研究亮点

1. 创新设计：
   
   • 双药二聚体策略：D-LND通过硫键提高载药量，GSH响应释放LND。
     
   • 动态尺寸调控：HAase降解实现“肿瘤富集→深层渗透→快速内化”级联过程。
     
2. 多模态协同：化疗（DOX/LND）、免疫（抗PD-L1）和靶向（CD44/线粒体）三位一体。
   
3. 全面验证：从分子机制（caspase通路）到动物模型（原发瘤/转移瘤），数据链完整。
   

其他价值

• 生物相容性：DLTPT对心脏毒性（DOX副作用）显著降低，H&E显示心肌结构完整。
  
• 长期免疫记忆：肿瘤切除后复发模型中，联合治疗组生存期延长，提示免疫记忆形成。
  

该研究为克服肿瘤生物屏障和免疫抑制提供了多功能纳米平台，兼具基础研究深度与临床转化前景。