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癌症治疗面临难题，传统疗法存在局限性。来自未提及具体信息的研究人员开展了基因工程细胞膜包覆纳米颗粒（CNP）技术的研究。他们利用 SpyCatcher–SpyTag 系统改进 CNP，使其能精准靶向肿瘤细胞，显著提高治疗效果，为癌症治疗带来新希望。
癌症是现代医学面临的重大难题，因其具有逃避免疫系统和转移的能力，使得治疗变得复杂。传统疗法特异性有限且副作用严重，因此需要更具靶向性和生物相容性的解决方案。细胞膜包覆纳米颗粒（CNP）作为一种有前景的精准肿瘤靶向策略应运而生。这些纳米颗粒（NP）源自红细胞、巨噬细胞和癌细胞等细胞，模拟天然细胞表面，能够逃避免疫检测并顺利融入生物系统。在癌症治疗中，癌细胞膜（CCM）包覆的 NP 尤其值得关注，因为它们能够利用癌细胞的归巢特性，增强药物在肿瘤部位的积累，提高治疗效果。
尽管 CNP 技术取得了进展，但研究仍在继续，旨在进一步增强其功能并扩大治疗应用范围。基因工程和模块化功能化是关键研究领域，能够为 CNP 引入新特性。Krishnan 等人近期的工作是该领域的一项重要突破。他们开发了一种模块化方法，利用 SpyCatcher–SpyTag 系统提高 CNP 在癌症治疗中的多功能性和有效性。通过基因工程使细胞膜表达 SpyCatcher 蛋白，这些 NP 能够与 SpyTag 修饰的分子形成牢固的共价键，从而稳定地连接各种功能。这一创新显著提高了靶向精度和生物界面能力，为下一代纳米医学平台奠定了基础。
Krishnan 等人开发了一种稳定的 HEK293 细胞系（HEK293-SC），该细胞系在其表面表达 SpyCatcher 蛋白，由转铁蛋白跨膜结构域锚定，并与超折叠绿色荧光蛋白报告基因融合。为了使这些 CNP 功能化，使用了 4 种 SpyTag 标记的配体：mKate2（一种荧光蛋白）、αmCherry（靶向 mCherry）、αEGFR（靶向表皮生长因子受体）和 αHER2（靶向人表皮生长因子受体 2）。这些配体通过 His 标签亲和层析法生产和纯化，并通过凝胶电泳和蛋白质免疫印迹法进行验证。功能测定表明，ST-mKate2 以剂量依赖的方式与 HEK293-SC 细胞结合，荧光定位于细胞表面，表明偶联成功。类似地，ST-αmCherry、ST-αEGFR 和 ST-αHER2 与各自的受体也表现出特异性结合，例如 ST-αEGFR 能有效结合表皮生长因子受体（EGFR）阳性的 SKOV3 细胞，而不结合 EGFR 阴性的 MDA-MB-453 细胞。然后将 HEK293-SC 细胞的质膜包覆在聚乳酸 - 乙醇酸共聚物（PLGA）NP 核心上，制备出 SpyCatcher 功能化的 NP（SC-NP），并在膜与 PLGA 的比例为 1:2 时进行了优化。这些 SC-NP 尺寸约为 120nm，在等渗蔗糖溶液中 18 天内表现出强大的稳定性。通过尺寸排阻色谱法、透射电子显微镜和免疫金染色证实了 mKate2 偶联 NP 的形成，这表明它们在开发用于癌症纳米医学及其他应用的靶向 CNP 方面具有潜力。
通过广泛的体外和体内研究评估了 SpyCatcher–SpyTag 系统用于创建模块化功能化 CNP 以进行靶向癌症治疗的有效性。研究人员创建了 αmCherry-NP、αEGFR-NP 和 αHER2-NP 等靶向制剂。在体外，这些 NP 表现出精确的靶向性，αmCherry-NP 特异性结合 HEK293T-mCherry 细胞，αEGFR-NP 和 αHER2-NP 有效靶向表达 EGFR 和 HER2 的 SKOV3 细胞，而与不表达这些受体的细胞（如 MDA-MB-453 和 MDA-MB-231）结合极少。阻断实验证实了这些相互作用的特异性。当负载多西他赛（DTX）时，靶向 NP（αmCherry-[DTX] NP、αEGFR-[DTX] NP 和 αHER2-[DTX] NP）表现出强大的细胞毒性，IC50值较低，而非靶向的 SC-[DTX] NP 和游离 DTX 的细胞毒性则很小。
在携带 SKOV3 肿瘤的裸鼠体内研究中，αEGFR-NP 和 αHER2-NP 在注射后一小时内大量积聚在肿瘤中，并持续存在超过 24 小时，通过活体和离体成像得到证实。相比之下，非靶向的 SC-NP 在肿瘤中的积聚可忽略不计。负载多西他赛的制剂 αEGFR-[DTX] NP 和 αHER2-[DTX] NP 显著抑制了肿瘤生长，并将中位生存期从 29 天（SC-[DTX] NP 组）分别延长至 63 天和 71 天。安全性评估显示，体重没有显著变化，也没有出现不良反应，在免疫健全小鼠中的血液测试表明，治疗组和对照组之间没有差异，这表明该疗法具有良好的安全性。
Krishnan 等人的模块化平台是 CNP 技术在靶向癌症治疗方面的一项里程碑式成就。SpyCatcher–SpyTag 平台可适用于各种药物载体，包括脂质基、金属基和聚合物基 NP，实现精确的功能化。表达 SpyCatcher 的膜与 NP 的融合是关键步骤。这种通用方法有助于治疗和诊断试剂的递送，包括混合细胞膜包覆的 NP，提高了对多种癌症类型的治疗效果。未来的研究应探索将多模式疗法整合到该平台中，例如将化疗与免疫疗法、光热疗法或饥饿疗法相结合。这种方法可以在降低药物剂量的同时提高治疗效果。将磁性 NP 整合到 CNP 中还可以通过磁场引导提高靶向精度，增强有效载荷的定位。比较 SpyCatcher–SpyTag 系统与其他双靶向策略（如肽或适配体整合）的研究，可能揭示它们在肿瘤靶向方面的相对优势。将该技术的应用扩展到肿瘤学以外的领域也是一个有前景的方向。利用巨噬细胞膜创建 CNP 用于抗菌治疗，可以利用其天然靶向能力，改善感染的治疗效果。未来的研究应关注生产这些先进系统的经济可行性，以促进并确保临床应用。扩大生产规模和降低成本对于使这些创新疗法能够广泛应用并切实可行至关重要，这将为其更广泛地融入医学实践铺平道路。
总之，Krishnan 等人的研究通过基因工程为增强 CNP 提供了一种开创性的方法。这个模块化平台克服了传统 CNP 的局限性，为下一代纳米医学开辟了道路。
