仿生 "特洛伊木马" 纳米颗粒靶向肿瘤相关细菌治疗结直肠癌

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Cell Biomaterials

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  为解决结直肠癌(CRC)中具核梭杆菌(F. nucleatum)驱动肿瘤进展及传统疗法不足的问题,研究人员开发 Mel-SiO?@CCM 纳米复合物。其可双重清除F. nucleatum并杀伤肿瘤,显著抑制模型肿瘤生长,为 CRC 精准治疗提供新思路。

  
在结直肠癌的治疗探索中,肿瘤相关微生物群的作用日益受到关注,尤其是具核梭杆菌(F. nucleatum),它在肿瘤发生、进展、转移及耐药性产生中扮演关键角色,还会塑造免疫抑制微环境,降低肿瘤浸润 T 细胞浸润,阻碍治疗效果。传统抗生素治疗存在非选择性杀伤、易引发耐药及菌群失调等问题,且无直接杀瘤作用,亟需精准靶向肿瘤相关细菌的治疗策略。

为此,复旦大学的研究人员开展了相关研究,开发出一种仿生 “特洛伊木马” 纳米颗粒 Mel-SiO?@CCM,该研究成果发表在《Cell Biomaterials》。其通过将结直肠癌细胞膜(CCM)包裹在负载蜂毒肽(Mel)的介孔二氧化硅纳米颗粒(SiO? NPs)表面,实现对F. nucleatum的趋化清除和肿瘤靶向杀伤,为结直肠癌治疗提供了新方向。

研究主要采用了以下关键技术方法:通过透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)等对纳米颗粒进行表征;利用流式细胞术、免疫荧光染色等检测细胞摄取和免疫反应;借助小鼠皮下和原位肿瘤模型评估体内治疗效果;运用荧光原位杂交(FISH)、菌落形成单位(CFU)计数等验证细菌清除能力。

制备与表征


通过提取高F. nucleatum结合率的 CT26 细胞细胞膜,包裹负载 Mel 的介孔二氧化硅纳米颗粒,成功制备 Mel-SiO?@CCM。TEM 显示其具有典型核壳结构,DLS 证实粒径增加约 9 nm,zeta 电位接近细胞膜电位,表明细胞膜包裹成功。BET 分析显示 Mel 成功封装于二氧化硅孔道,SDS-PAGE 证实细胞膜蛋白保留完整。体外释放实验表明,酸性环境下 Mel 释放速率加快,利于肿瘤部位药物释放。

体外抗F. nucleatum活性


扫描电镜(SEM)和荧光共定位实验显示,Mel-SiO?@CCM 对F. nucleatum表面亲和力显著高于未包裹细胞膜的纳米颗粒。在不同浓度 Mel 处理下,Mel-SiO?@CCM 组菌落形成单位减少比率更高,SEM 观察到细菌膜变形、穿孔。竞争性实验证实,细胞膜上的 Gal-GalNAc 是介导靶向结合F. nucleatum的关键分子,其与F. nucleatum的 Fap2 黏附素特异性结合,赋予纳米颗粒精准靶向能力。

体外靶向与抗肿瘤效率


CCK-8 实验表明,Mel-SiO?@CCM 对 CT26 细胞的杀伤效率显著高于游离 Mel,且对高表达 Gal-GalNAc 的 CT26 细胞具有选择性杀伤作用。在F. nucleatum共培养体系中,Mel-SiO?@CCM 显著抑制细胞增殖,诱导细胞凋亡,流式细胞术和 Western blot 显示其通过上调促凋亡蛋白(cleaved caspase-3、cleaved caspase-9、Bax)和下调抑凋亡蛋白(Bcl-2)发挥作用。三维共培养模型显示,Mel-SiO?@CCM 处理的肿瘤球直径最小,结构最松散。

体内治疗评价


F. nucleatum定植的皮下和原位结直肠癌小鼠模型中,Mel-SiO?@CCM 显著抑制肿瘤生长,延长小鼠生存期。皮下模型中,其相对肿瘤体积(V/V?)仅为 0.39,原位模型肿瘤体积抑制率达 91%。荧光成像显示,细胞膜包裹显著提高纳米颗粒在肿瘤部位的富集,FISH 和 CFU 计数证实其有效清除肿瘤内F. nucleatum。免疫组化分析显示,Mel-SiO?@CCM 诱导强烈的细胞凋亡,抑制肿瘤增殖。

机制解析


体内成像显示,Mel-SiO?@CCM 在肿瘤部位的富集量显著高于未包裹细胞膜的纳米颗粒,血液循环时间延长。免疫分析表明,其通过促进树突状细胞(DC)成熟和 CD8? T 细胞浸润,激活肿瘤特异性免疫反应,ELISA 检测显示血清中肿瘤坏死因子 α(TNF-α)和干扰素 γ(INF-γ)水平显著升高,证实免疫激活作用。

该研究开发的 Mel-SiO?@CCM 纳米复合物,利用肿瘤细胞膜的同源靶向性和 Gal-GalNAc-Fap2 相互作用,实现对F. nucleatum和肿瘤细胞的双重精准杀伤,同时激活抗肿瘤免疫反应。这种 “一石二鸟” 策略为F. nucleatum阳性结直肠癌的精准治疗提供了创新思路,有望克服传统治疗的局限性,为其他病原体相关癌症的治疗提供借鉴。研究结果不仅拓展了仿生纳米药物在肿瘤治疗中的应用,也为靶向肿瘤微生物群的联合治疗策略提供了实验依据。

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