靶向GICs与重塑免疫微环境：可注射水凝胶平台通过递送siNotch1、米托蒽醌和IL-12协同抑制胶质母细胞瘤术后复发

《Nature Communications》：Local therapeutic platform prevents postsurgical GBM recurrence by diminishing GICs and reshaping immunosuppressive microenvironment

针对胶质母细胞瘤(GBM)术后因残留胶质瘤起始细胞(GICs)和免疫抑制微环境导致的复发难题，研究人员开发了一种可注射的温敏水凝胶平台(IL-12&VEMR@Gel)。该平台通过靶向递送siNotch1、米托蒽醌(MIT)和白细胞介素-12(IL-12)，在术后残腔中实现了对GICs的有效清除和免疫微环境的重塑，在动物模型中显著抑制了肿瘤复发并延长了生存期，为GBM的术后治疗提供了新策略。

　　

胶质母细胞瘤(GBM)是成人中最常见且最具侵袭性的原发性脑肿瘤，其五年生存率极低，患者预后极差。尽管手术切除是GBM的标准一线治疗方案，但由于肿瘤的浸润性生长特性，手术往往难以完全清除所有肿瘤细胞。术后残留的胶质瘤起始细胞(GICs)被认为是导致肿瘤复发的“种子”，它们具有自我更新和分化能力，并对常规的放化疗具有抵抗性。此外，GBM的肿瘤微环境(TME)呈现出高度的免疫抑制状态，这使得机体的免疫系统难以有效识别和清除肿瘤细胞。因此，如何有效清除术后残留的GICs并逆转免疫抑制微环境，是当前GBM治疗领域面临的两大核心挑战。

针对这一难题，来自天津医科大学和复旦大学的Zhu, M.、Yang, M.、Li, R.等研究人员在《Nature Communications》上发表了一项突破性研究。他们开发了一种名为IL-12&VEMR@Gel的多功能可注射水凝胶平台，该平台能够精准靶向并清除残留的GICs，同时重塑肿瘤免疫微环境，从而有效抑制GBM的术后复发。这项研究为GBM的术后治疗提供了一种极具潜力的新策略。

为了构建这一治疗平台，研究人员首先利用RAW 264.7细胞来源的外泌体(Exos)作为药物载体。他们通过点击化学方法在外泌体表面修饰了DVAP靶向肽，该肽能够特异性识别在GICs和胶质瘤细胞上高表达的GRP78蛋白，从而赋予外泌体靶向能力。随后，研究人员将小干扰RNA(siNotch1)和化疗药物米托蒽醌(MIT)共同装载到这些靶向外泌体中，构建了VEMR。其中，siNotch1旨在通过沉默Notch1基因来降低GICs的干性，而MIT则用于直接杀伤肿瘤细胞。最后，研究人员将VEMR与免疫激活因子白细胞介素-12(IL-12)共同封装在一种温敏性水凝胶中，形成了最终的IL-12&VEMR@Gel平台。该水凝胶在室温下呈液态，便于注射；进入体内后，在体温作用下迅速转变为凝胶状，从而在术后残腔内形成一个药物储库，实现药物的缓释和局部富集。

VEMR的制备与表征

研究人员成功分离并表征了外泌体，并证实了DVAP靶向肽的成功修饰。通过共孵育和转染的方法，VEMR实现了对MIT和siNotch1的高效共装载。体外释放实验表明，MIT在酸性条件下释放更快，这有利于药物在肿瘤微环境中的释放。此外，外泌体对siNotch1具有显著的保护作用，能够有效防止其被核酸酶降解。水凝胶的流变学测试和扫描电镜观察证实了其良好的温敏性和多孔结构，为药物的缓释提供了基础。

体外靶向与细胞摄取

体外实验证实，经过DVAP肽修饰的外泌体(VE)能够更有效地被U87胶质瘤细胞和U87 GICs摄取，而对正常星形胶质细胞(HA1800)的摄取则较少。这种摄取可以被游离的DVAP肽竞争性抑制，表明其摄取机制是GRP78受体介导的。机制研究表明，VE的细胞摄取主要依赖于动力蛋白、巨胞饮作用和能量依赖途径。此外，研究人员还观察到，装载了siRNA和MIT的VEMR能够从溶酶体/内体中逃逸，从而确保药物能够到达细胞质发挥作用。

体外协同抗肿瘤疗效

体外细胞实验表明，VEMR能够有效沉默U87 GICs中的Notch1基因表达，并显著降低其干性标志物CD133的表达。在多种胶质瘤细胞系和GICs中，VEMR均表现出最强的细胞增殖抑制和促凋亡作用，其效果显著优于单独使用siNotch1或MIT，证明了协同治疗的优势。

瘤内注射IL-12&VEMR的体内抗肿瘤疗效

在GL261原位胶质瘤模型中，瘤内注射IL-12&VEMR能够显著抑制肿瘤生长，并显著延长荷瘤小鼠的生存期。组织学分析显示，该治疗组肿瘤组织坏死最严重，凋亡细胞数量最多。同时，该治疗策略表现出良好的生物相容性，对小鼠的主要器官和血清指标均无明显毒性。

外泌体-水凝胶递送系统对胶质瘤复发模型的治疗效果

在更具临床相关性的术后复发模型中，研究人员在手术切除肿瘤后，将IL-12&VEMR@Gel注射到残腔内。结果显示，该治疗组能够最有效地抑制肿瘤复发，并显著延长小鼠的生存期。在GL261和CT2A两种不同的胶质瘤复发模型中，该策略均表现出优异的抗复发效果。

外泌体-水凝胶递送系统对胶质瘤复发模型的抗肿瘤免疫反应

为了探究其作用机制，研究人员分析了肿瘤微环境中的免疫细胞浸润和细胞因子水平。结果显示，IL-12&VEMR@Gel治疗能够显著增加成熟树突状细胞(DCs)、CD8⁺T细胞和活化T细胞的比例，同时减少调节性T细胞(Tregs)和髓源性抑制细胞(MDSCs)的比例。此外，该治疗还显著上调了干扰素-γ(IFN-γ)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等促炎因子的水平，并下调了白细胞介素-4(IL-4)和白细胞介素-10(IL-10)等免疫抑制因子的水平，表明其成功地将“冷”肿瘤转变为“热”肿瘤。

研究结论与讨论

本研究成功构建了一个多功能的外泌体-水凝胶递送平台(IL-12&VEMR@Gel)，用于GBM的术后治疗。该平台通过靶向递送siNotch1和MIT，有效清除了残留的GICs并降低了其干性；同时，通过局部释放IL-12，重塑了肿瘤免疫微环境，激活了抗肿瘤免疫反应。在动物模型中，该策略显著抑制了GBM的术后复发，并延长了荷瘤小鼠的生存期。这项研究不仅为GBM的术后治疗提供了一种新的、高效的联合治疗策略，也展示了外泌体作为药物递送载体在精准医疗中的巨大潜力。