光動力療法（PDT）是一種臨床策略，其原理是利用光敏劑（PS）化合物在氧氣（O2）存在下暴露于特定波長的光，然后產(chǎn)生細胞毒性自由基和活性氧物種（ROS），如單線態(tài)氧，從而治療淺表性或局限性腫瘤及其他疾病。具有聚集誘導(dǎo)發(fā)射（AIE）特性的PS藥物的發(fā)展使PDT的新策略得以實現(xiàn)。AIE基熒光團以孤立分子的形式存在于溶液中時，其發(fā)射率最小，而當(dāng)它們以聚集體的形式存在時，則會產(chǎn)生更強烈的發(fā)射。AIE發(fā)光劑（AIEgens）是生物成像應(yīng)用的理想工具，因為它們具有高度的光穩(wěn)定性、生物相容性，而且可以實現(xiàn)高對比度成像。重要的是，許多AIEgens可以很容易地產(chǎn)生ROS并用于基于PDT的治療干預(yù)。不幸的是，大多數(shù)AIE-PS化合物是非常疏水的，因此不能很容易地用于體內(nèi)生物環(huán)境中。之前的基于AIEgen系統(tǒng)的載藥量（DLC）低、包封效率（EE）低、對特定腫瘤的能力有限、組織滲透能力差，因此，開發(fā)新的基于AIEgen的平臺作為一種更有效地滲透腫瘤的手段是非常必要的。除上述局限性外，實體瘤中常見的缺氧腫瘤微環(huán)境（TME）由于缺乏O2而影響PDT的療效，而O2是這些治療策略有效性的關(guān)鍵。
腫瘤胞吐小體（exosomes，EXO）是增強AIE-PS腫瘤滲透和療效的一種潛在的理想途徑。EXO是一種小顆粒（50-200納米），由細胞分泌，來源于多泡體。EXO具有許多特性，包括缺乏免疫原性、良好的生物相容性、以及由于內(nèi)源性來源而長時間保持循環(huán)的能力，使其成為很有希望的藥物傳遞的候選方法。還能夠穿過血腦屏障并深入到結(jié)構(gòu)或其他致密組織類型中。重要的是，EXO可以被細胞內(nèi)化，并且可以以基于EXO膜和細胞表面特異性蛋白質(zhì)譜的特定方式歸屬于特定的組織或細胞類型。EXO不僅可以增加不溶于水的化合物的溶解度，而且也非常適合臨床藥物傳遞應(yīng)用，因此，EXO/AIEgen雜化納米囊泡具有很大的潛力實現(xiàn)對癌癥有效的PDT治療。
最近，香港科技大學(xué)的唐本忠院士在《Angewandte Chemie International Edition》上發(fā)表了題為“Tumor-exocytosed exosome/AIEgen hybrid nano-vesicles facilitate efficient tumor penetration and photodynamic therapy”的文章，采用電穿孔法制備了腫瘤胞吐小體/AIEgen雜化納米囊泡（DES），該囊泡有助于腫瘤的高效滲透。然后使用地塞米松使TME內(nèi)的血管功能正?；詼p少局部缺氧，從而顯著增強DES納米囊泡的PDT效果，使其能夠有效抑制腫瘤生長。他們首次實現(xiàn)了AIEgen與生物腫瘤胞吐小體的雜化，并將PDT方法與腫瘤內(nèi)血管正?；嘟Y(jié)合，作為減少局部組織缺氧的手段。
圖文導(dǎo)讀
1. DES的制備和表征
腫瘤胞吐小體/AIEgen雜化納米囊泡（DES）采用電穿孔法制備，其中AIEgen采用先前研究的DCPy（B. Z.?Tang,?ACS Nano?2018, 12, 8145-8159）。用膜熒光探針DiO對其進行了染色，可以在共焦顯微鏡下觀察到亮綠色的DiO熒光和紅色的DCPy熒光（圖1C），證實了DCPy在這些DES中的成功偶聯(lián)。此外DES納米囊泡的紫外可見吸收光譜在452nm處呈現(xiàn)出DCPy的吸收峰特征（圖1D）。根據(jù)DCPy電穿孔效率值，隨著初始DCPy濃度的增加，包覆效率緩慢上升，直至達到88.2%的最大值，比常用的聚合物納米粒子高很多。在4℃的PBS中儲存3天后，DES納米囊泡大小和zeta電位無明顯變化，表明這些顆粒高度穩(wěn)定（圖1F和1G）。光致發(fā)光（PL）光譜分析表明，DCPy的AIE性質(zhì)和DCPy的PL性質(zhì)在DES形成后發(fā)生了藍移，再次表明了雜化納米囊泡的成功制備。
2.?體外試驗
DES體外靶向癌細胞試驗。由于DES納米囊泡是由腫瘤細胞制備的，因此它們很容易被靶腫瘤細胞內(nèi)化。DCPy在體內(nèi)化后能夠特異性地染色活細胞中的線粒體，因此這種內(nèi)化很容易被追蹤。他們將4T1細胞與DES納米囊泡一起孵育，并使用商業(yè)線粒體Mito-tracker Green FM探針進行染色（圖2A和2E）。30分鐘潛伏期后，可見DES納米囊泡附著在4T1細胞上，2小時后，DES納米囊泡內(nèi)的DCPy染色可見腫瘤細胞線粒體。這些結(jié)果證實DES是靶向腫瘤細胞和線粒體的理想平臺。
DES顆粒體外PDT療效及生物相容性評價。這些AIEgen和DES的有效1O2生成對于PDT療效十分重要。因此，他們使用ABDA評估了它們產(chǎn)生1O2的能力，后者可能會被1O2氧化生成內(nèi)過氧化物，從而導(dǎo)致ABDA吸收減少。在0.5W / cm2的照射劑量下，DCPy和DES存在下的ABDA吸收量急劇下降。而且，即使在高濃度的DCPy下，它們也具有令人滿意的生物相容性。然后在正常和缺氧條件下評估DES納米囊泡的PDT療效（圖2B）。在常氧條件下，DES或DCPy處理對適當(dāng)?shù)募す庹丈溆酗@著的光毒性。然而，在缺氧條件下，這種效果明顯降低。當(dāng)使用DCFH-DA探針定量這些細胞中的活性氧產(chǎn)生時，正常條件下的熒光強度比缺氧條件下的明顯降低（圖2C）。證實氧水平可以深刻地影響DES或DCPy介導(dǎo)的抗腫瘤PDT治療方案的療效。
為了克服這一局限性，利用地塞米松（DEX）作為TME調(diào)節(jié)劑，作為改善這些腫瘤內(nèi)有效氧供應(yīng)的一種手段。為了證實該方法的有效性，從腫瘤植入后11-14天起，每天用DEX（3mg/kg）或PBS（n=3/組）皮下注射帶有4T1腫瘤的BALB/c小鼠一次。結(jié)果表明，與PBS治療相比，DEX治療明顯降低了低氧誘導(dǎo)因子HIF-1的染色強度，證實該治療干預(yù)措施足以明顯緩解腫瘤內(nèi)缺氧。
3.?體內(nèi)試驗
DES的體內(nèi)藥動學(xué)、生物分布及腫瘤組織滲透性評價。除了具有高度的細胞毒性和易于被腫瘤細胞內(nèi)化外，理想的抗腫瘤平臺還需要具有良好的系統(tǒng)生物分布特征。為了突出DES在體內(nèi)的生物分布和藥代動力學(xué)特性，他們使用聚乳酸-乙醇酸（PLGA）來包埋DCPy，并成功制備了PLGA/DCPy雜化納米粒子（DPS），與DES進行對比。通過觀察4T1荷瘤小鼠（n=3/組）體內(nèi)DES和DPS的分布發(fā)現(xiàn)，DES和DPS在肝臟內(nèi)的積聚相對較強，并且DES在動物體內(nèi)表現(xiàn)出比DPS更有效的腫瘤傾向性（圖3D）。值得注意的是，在DES介導(dǎo)的治療（圖3E和3F）后，從血管中可檢測到約200μm的DCPy熒光，表明DES納米囊泡可以很容易地從血管中滲出，從而在有或無DEX的情況下深入腫瘤組織。
DES體內(nèi)PDT療效評價。他們將4T1乳腺癌小鼠隨機分為6個治療組：1）對照組（PBS）；2）激光（L，532nm激光照射，0.5W/cm2，20分鐘，4個照射點，每個照射點5分鐘）；3）DEX；4）DES；5）DES+L；和6）DES+DEX+L組（圖4A）。DES給藥與激光照射的結(jié)合介導(dǎo)了腫瘤生長的部分抑制，而當(dāng)動物也用DEX治療時，這種抑制作用更為有效（圖4B、4C）。蘇木精和伊紅（H&E）染色的組織切片進一步證實，DES+DEX+L治療與大量壞死或凋亡腫瘤細胞死亡（圖4D）同時出現(xiàn)的顯著腫瘤組織丟失有關(guān)。用DCFH-DA測定這些治療小鼠的腫瘤內(nèi)活性氧（ROS）的產(chǎn)生，顯示DES+DEX+L聯(lián)合治療小鼠的腫瘤染色明顯增強。這證實了在這些動物身上觀察到的增強療效與自由基生成改善有關(guān)。
亮點小結(jié)
綜上所述，作者開發(fā)了腫瘤胞吐小體/AIEgen雜化納米囊泡。這些DES納米囊泡在體內(nèi)很容易穿透腫瘤，當(dāng)與DEX聯(lián)合使用時，作為缺氧TME血管正常化的一種手段，是PDT應(yīng)用的理想選擇。首先，這種納米系統(tǒng)克服了在PDT中使用AIEgens的許多限制。此外，將這些仿生納米囊泡與DEX介導(dǎo)的腫瘤血管正常化治療結(jié)合起來，作為增強激光照射后腫瘤內(nèi)ROS生成的手段，從而提高PDT的性能?？傊@項工作強調(diào)了一種新的腫瘤PDT方法，并強調(diào)了AIEgens的潛在臨床應(yīng)用。
全文鏈接：
