纳米颗粒递送前药激活细菌酶诱导抗肿瘤反应：头颈癌治疗新曙光

为解决晚期头颈鳞状细胞癌（HNSCC）放化疗毒性问题，研究人员开展了利用脂质纳米颗粒（LNPs）递送编码嘌呤核苷磷酸化酶（PNP）的 mRNA，激活前药氟达拉滨的研究。结果显示该疗法可诱导抗肿瘤反应，为 HNSCC 治疗提供了新策略。

　　在癌症治疗领域，晚期头颈鳞状细胞癌（HNSCC）的治疗一直是个棘手的难题。目前，多数晚期 HNSCC 患者接受放化疗，然而这种治疗方式常常伴随着严重的毒性反应，给患者带来极大的痛苦。而且，由于肿瘤位置特殊，无法完全切除，传统治疗手段的效果也不尽人意 。为了寻找更有效的治疗方法，来自乔治亚理工学院和埃默里大学医学院华莱士?H?库尔特生物医学工程系等机构的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们致力于探索一种能够在肿瘤局部将前药转化为细胞毒性药物的方法，期望以此降低治疗的副作用并提高疗效。该研究成果发表在《Nature Communications》上，为 HNSCC 的治疗带来了新的希望。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是物种非特异性纳米颗粒递送筛选（SANDS）技术，用于在荷瘤小鼠体内评估 44 种化学性质不同的 LNPs 的肿瘤内递送效果；二是单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术，用于分析 LNP 转染的肿瘤细胞的转录组变化；三是构建多种肿瘤模型，包括 FaDu 荷瘤小鼠模型、患者来源的异种移植（PDX）模型和 MOC1 小鼠口腔癌模型等，以验证治疗方法的有效性。

研究结果如下：

1. 体内筛选出高效肿瘤内递送的 LNP：研究人员首先评估了四种不同的可电离脂质制备的 LNPs 向 FaDu 肿瘤递送 mRNA 的能力，发现 C12-200 脂质制备的 LNPs 生物发光最高。随后，基于 C12-200 类似脂质设计合成了 64 种 LNPs，并通过 DNA 条形码技术进行筛选，最终确定了两种领先的 LNPs，即 LNP₂₈和 LNP^IT。在多种肿瘤模型中，LNP^IT均表现出比 LNP₂₈更高效的 mRNA 递送能力。
2. 单细胞层面分析 LNP 递送和细胞反应：运用 scRNA-seq 技术，研究人员发现 LNP^IT在 PDX 肿瘤细胞的不同簇中递送效率不同，且在恶性基因高表达的簇中递送效率较高。同时，分析转染癌细胞的转录组变化发现，LNP^IT转染的 aVHH⁺细胞与 aVHH^-细胞相比，有 928 个基因显著上调，这些上调基因主要涉及 RNA 和蛋白质代谢相关通路。
3. LNP^IT-PNP 联合氟达拉滨产生抗肿瘤反应：研究人员用 LNP^IT包裹编码大肠杆菌 PNP 的 mRNA 并瘤内注射，发现肿瘤内 PNP 酶活性在注射后 6 - 24 小时达到最高。在多种体内外模型中，LNP^IT-PNP 联合氟达拉滨治疗组的肿瘤体积明显小于对照组，且未观察到明显的全身毒性，表明该联合疗法具有显著的抗肿瘤效果。

研究结论和讨论部分指出，本研究证明了 LNPs 可以递送细菌酶激活前药，从而诱导抗肿瘤反应。研究发现，用中性胆固醇配制的 LNPs 在肿瘤内递送方面可能优于用阳离子胆固醇配制的 LNPs，并且未来的筛选应在多种肿瘤模型中进行。同时，研究也存在一定的局限性，如应用人源肿瘤模型需使用免疫系统缺陷的小鼠，无法确定 LNP 在具有完整免疫系统和自发肿瘤的小鼠体内对其他肿瘤内免疫细胞亚型的递送情况；小鼠体内的递送情况与非人灵长类动物（NHPs）的相关性尚不明确等。尽管如此，该研究为 HNSCC 的治疗提供了新的思路和潜在的治疗策略，值得进一步开展临床前研究，有望为头颈癌患者带来新的治疗选择。