这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告:
主要作者及机构
本研究由Wen Wu、Fanying Guo、Changzheng Wang等共同完成,通讯作者为Yanlei Ma(复旦大学附属肿瘤医院结直肠外科)。研究团队还包括复旦大学上海医学院肿瘤学系、复旦大学光电子研究所等机构的研究人员。论文于2025年7月22日发表在期刊《Cell Biomaterials》(Volume 1, 100092)。
研究领域与动机
结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)是全球癌症死亡的第二大原因,而肿瘤相关微生物群(tumor-associated microbiota)尤其是具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum, F. nucleatum)被证实可促进CRC进展、转移和化疗耐药。传统抗生素疗法缺乏特异性,且会破坏有益菌群。因此,研究团队提出了一种仿生“特洛伊木马”纳米颗粒(biomimetic Trojan horse nanoparticles),通过靶向清除F. nucleatum并杀伤肿瘤细胞,实现“一石二鸟”的治疗策略。
关键科学问题
1. F. nucleatum通过其表面黏附素Fap2与肿瘤细胞膜上的Gal-GalNAc(半乳糖-N-乙酰半乳糖胺)结合,促进免疫抑制微环境形成。
2. 现有疗法无法同时靶向细菌和肿瘤细胞,且缺乏特异性。
研究目标
开发一种基于癌细胞膜(CCM)包裹的介孔二氧化硅纳米颗粒(mesoporous silica nanoparticles, MSNs),负载溶膜肽蜂毒肽(melittin, Mel),实现双重靶向(F. nucleatum和肿瘤细胞)和协同治疗。
1. 纳米颗粒的制备与表征
- 合成路线:以CT26(高F. nucleatum结合率的CRC细胞系)的细胞膜(CCM)包裹载有Mel的MSNs,构建Mel-SiO2@CCM纳米复合物。
- 表征方法:透射电镜(TEM)显示核心-壳结构(壳厚约9 nm);动态光散射(DLS)证实粒径从93 nm增至102 nm;SDS-PAGE验证CCM蛋白完整性;Zeta电位接近CCM(-27 mV)。
- 药物释放:酸性环境(pH 5.5-6.5)下Mel释放速率显著提高,符合肿瘤微环境特性。
2. 体外抗菌与靶向验证
- 细菌结合实验:扫描电镜(SEM)和荧光共定位显示,CCM涂层纳米颗粒(SiO2@CCM)对F. nucleatum的结合力显著高于未涂层组(SiO2)。
- 特异性验证:通过Gal-GalNAc竞争实验证实结合依赖Fap2-Gal-GalNAc相互作用。
- 抗菌效果:Mel-SiO2@CCM在24小时内完全抑制F. nucleatum增殖(CFU降低5-log10),优于游离Mel(3-log10)。
3. 体外抗肿瘤效应
- 靶向摄取:Cy7.5标记的SiO2@CCM(CT26)在CT26细胞中的荧光强度显著高于非同源细胞(B16),证实同源靶向性。
- 细胞毒性:Mel-SiO2@CCM对CT26细胞的IC50低于游离Mel(5 μg/mL vs. 10 μg/mL),且对正常结肠细胞(NCM460)毒性更低。
- 协同机制:清除F. nucleatum后,凋亡蛋白(cleaved caspase-3/9、Bax)表达上调,抗凋亡蛋白(Bcl-2)下调。
4. 体内治疗评估
- 皮下瘤模型:Mel-SiO2@CCM组肿瘤体积抑制率达91%,显著优于游离Mel(2.71倍)和Mel-SiO2(2.36倍)。
- 原位CRC模型:治疗组小鼠生存期延长超过30天,肿瘤重量减少90%以上。
- 免疫微环境重塑:流式细胞术显示CD8+ T细胞浸润增加57.7%,树突细胞(DCs)成熟率提升60.2%。
5. 生物安全性验证
- 血液相容性:溶血实验证实Mel-SiO2@CCM在治疗浓度下无溶血效应。
- 器官毒性:血清生化指标(ALT、AST等)和H&E染色显示主要器官无病理损伤。
科学意义
1. 首次利用CRC细胞膜仿生纳米颗粒实现F. nucleatum和肿瘤的双重靶向。
2. 揭示了F. nucleatum通过Gal-GalNAc-Fap2轴促进CRC免疫逃逸的机制。
应用价值
为F. nucleatum阳性CRC患者提供了一种精准治疗策略,并可拓展至其他病原体相关癌症(如胃癌、胰腺癌)。
其他价值
研究提出的“病原体-肿瘤互作靶向”框架(pathogen-tumor interaction targeting)为其他微生物相关疾病提供了新思路。