聚磷腈衍生物设计用于胶质母细胞瘤治疗的基因递送系统：BMP4基因与替莫唑胺协同抗肿瘤研究

本研究针对胶质母细胞瘤(GBM)治疗中基因递送载体效率不足的难题，开发了新型聚磷腈(PPZ)衍生物纳米载体。通过合成含伯胺/疏水基团的异质聚合物AliPPZ，结合阴离子聚合物6MHA-PPZ，构建了高效低毒的基因递送系统。该研究首次实现BMP4编码质粒(pBMP4)的PPZ纳米粒(pBMP4-NPs)递送，联合替莫唑胺(Tz)显著抑制肿瘤生长并延长生存期，为靶向胶质瘤干细胞(GSCs)提供了新策略。

　　

胶质母细胞瘤(GBM)是最具侵袭性的脑肿瘤，五年生存率不足5%。传统化疗药物如替莫唑胺(Temozolomide, Tz)面临肿瘤干细胞(Glioma stem cells, GSCs)耐药和血脑屏障的双重阻碍。近年来，通过调控TGF-β超家族成员BMP(Bone Morphogenetic Protein)信号通路诱导GSCs分化成为新思路，但蛋白质疗法存在半衰期短、难以穿透脑组织等问题。基因治疗虽能实现持续表达，却受限于递送载体的效率与安全性。

针对这一挑战，来自比利时鲁汶大学和西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学的研究团队在《Materials Today Bio》发表重要成果。研究创新性地设计了一系列聚磷腈(Polyphosphazene, PPZ)衍生物基因载体，通过系统优化聚合物结构，最终开发出能高效递送BMP4基因并协同增强Tz疗效的纳米平台。这项研究不仅为GBM提供了新型治疗策略，也为高分子基因载体的理性设计提供了重要参考。

研究采用三大关键技术：1) 通过硫醇-烯点击化学合成含不同功能基团(伯胺/仲胺/羟基/疏水链)的PPZ异质聚合物；2) 采用阴离子聚合物6MHA-PPZ作为"电荷淬灭剂"优化纳米粒理化性质；3) 建立U87MG异种移植瘤模型评估pBMP4-NPs与Tz的协同抗肿瘤效应。

3.1 聚合物合成与表征
通过核磁共振(³¹P/¹H-NMR)和不对称流场流分离(AF4)证实成功合成三种新型PPZ：含疏水基团的AliPPZ、含仲胺的2AminePPZ和含羟基的HydroxiPPZ。分子量分布(Mw/Mn=1.2-1.4)显示良好的均一性，其中AliPPZ分子量最高(1.48×10⁵ Da)。

3.2 纳米粒特性
在N:P:C=8:4:1配比下，AliPPZ/6MHA-PPZ纳米粒表现出最优特性：粒径143nm、zeta电位+32mV，且质粒结合效率达100%。电镜显示其呈规则球形，加入阴离子聚合物后纳米粒浓度提升3倍。

3.3 生物相容性评估
体外实验显示含疏水基团的AliPPZ毒性最低(LC50=1.46μg/cm²)，3D肿瘤球模型和斑马鱼胚胎实验进一步验证其安全性。阴离子聚合物6MHA-PPZ使所有纳米粒毒性显著降低(p<0.001)。

3.5 转染效率突破
AliPPZ/6MHA-PPZ纳米粒的转染效率超越商业化Lipofectamine 2000达3倍，荧光素酶表达达3×10⁷ RLU/mg蛋白，较未修饰PPZ提高300倍。

3.6 协同治疗效果
在U87MG异种移植模型中，pBMP4-NPs+Tz组展现显著协同效应：

• 肿瘤体积抑制率较单药组提高50%
• 中位生存期延长至30天(对照组18天)
• 实时PCR显示肿瘤内BMP4表达提升1000倍
• 关键耐药基因P-gp表达恢复正常水平

讨论部分指出，该研究首次揭示PPZ载体中疏水改性对基因递送的增强作用。AliPPZ的优异性能可能源于其与细胞膜更强的相互作用。虽然U87MG模型中GSCs标志物(Nestin/Sox2等)变化不显著，但P-gp表达的调控为克服化疗耐药提供了新机制解释。

这项研究的临床意义在于：1) 为GBM提供了可规避血脑屏障的局部基因治疗策略；2) 开发的PPZ平台可扩展应用于其他难治性肿瘤；3) 证实基因-化疗联合方案的协同价值。未来研究可进一步在患者来源异种移植(PDX)模型中验证疗效，并探索针对BMP信号通路敏感肿瘤的精准治疗策略。