整合素β4富集小细胞外囊泡靶向递送阿霉素治疗肝癌肺转移的研究

这篇研究开创性地利用整合素β4（ITGβ4）修饰的小细胞外囊泡（sEV）作为药物载体，通过增强肺靶向性显著提升阿霉素（Dox）对肝癌（HCC）肺转移的疗效。实验证明，XP-ITGβ4-sEV/Dox较游离Dox展现出更强的肿瘤抑制效果（降低肺转移灶面积/总肺面积比值，p<0.0001）和更优的安全性（CK-MB水平无显著升高），为靶向治疗提供了新策略。

　　

Abstract

小细胞外囊泡（sEV）因其天然的组织趋向性成为靶向给药的研究热点。本研究通过工程化改造sEV表面整合素β4（ITGβ4）表达，构建出具有显著肺靶向能力的XP-ITGβ4-sEV，并装载化疗药物阿霉素（Dox），在肝癌肺转移模型中展现出突破性治疗效果。

1 Introduction

靶向给药通过精准递送药物至病灶组织，可显著提升疗效并降低系统毒性。传统载体如脂质体存在稳定性差等问题，而sEV凭借其天然生物相容性、长循环时间和跨血脑屏障能力成为理想替代。研究揭示sEV的组织趋向性主要由表面整合素决定，其中ITGβ4与肺组织层粘连蛋白（laminin）的相互作用驱动肺靶向。肝癌作为全球高致死率肿瘤，肺转移患者5年生存率不足5%，亟需新型靶向治疗策略。

2 Results

2.1 sEV来源的ITGβ4与肺蓄积的关联

免疫印迹显示高转移性肝癌细胞MHCC97L和MHCCLM3及其sEV中ITGβ4表达显著高于正常肝细胞（p<0.01）。近红外标记实验证实高ITGβ4 sEV在肺部的蓄积量提升3.2倍（p<0.001），而其他器官分布无差异。

2.2 sEV-ITGβ4在肺靶向中的作用机制

蛋白酶K消化实验证实ITGβ4定位于sEV表面。通过shRNA敲低ITGβ4后，sEV肺蓄积减少68%（p<0.0001），流式细胞术显示其与肺微环境结合能力显著降低。

2.3 肺靶向sEV的设计优化

为避免肿瘤来源sEV的致癌风险，选用人胚肾细胞293FT构建ITGβ4过表达sEV。粒径分析（NTA）显示工程化sEV保持80-150 nm特征粒径，电镜证实形态完整。体内分布实验显示XP-ITGβ4-sEV肺蓄积量提升4.7倍（p<0.0001）。

2.4 阿霉素装载与表征

电穿孔法成功将Dox载入sEV（载药效率0.123±0.023 μg/μg），HPLC检测显示特征峰（保留时间1.27 min）。酸性环境（pH 5.0）下药物释放速率较生理pH快2.3倍，符合肿瘤微环境特性。

2.5 治疗肝癌肺转移的疗效

在肺转移小鼠模型中，XP-ITGβ4-sEV/Dox（2.5 μg Dox/剂量）较等剂量游离Dox显著降低肺 colonization（转移灶面积减少82%，p<0.0001），疗效与25 μg游离Dox相当但安全性更优。Ki67染色显示增殖抑制率达75%（p<0.001），TUNEL检测凋亡增加3.1倍（p<0.01）。

2.6 毒性评估

XP-ITGβ4-sEV/Dox治疗组未出现体重下降或心肌损伤（CK-MB水平与对照组无差异），而高剂量游离Dox组出现肾小球萎缩和肝细胞浸润等毒性。

3 Discussion

该研究创新性地利用内源性ITGβ4实现sEV肺靶向，突破传统靶向肽的免疫原性限制。pH响应性释放特性与肿瘤微环境匹配，而293FT来源sEV的选择性摄取特性（较正常肺上皮细胞BEAS-2B高3.8倍）进一步增强治疗特异性。未来可探索与iRGD肽联用或CD47共表达等策略进一步优化。

4 Conclusion

ITGβ4-enriched sEV为肝癌肺转移提供了兼具高效性和安全性的靶向治疗平台，其设计理念可拓展至其他组织特异性递送系统开发。

5 Experimental Section

关键技术包括：差速离心法分离sEV（167,000×g，2 h）、电穿孔参数（250 V，125 μF）、NIR标记（IVISense 680）及双荧光标记（CFSE/PKH67）验证靶向性。动物实验通过香港大学动物伦理委员会审批（CULATR #5925-21）。