非晶态配位金属-药物框架的简便合成用于癌症免疫治疗

《Materials Today Bio》：Facile synthesis of amorphous coordinated metal–drug frameworks for cancer immunotherapy

　　

含FYVE型锌指结构的磷酸肌醇激酶（PIKfyve）抑制剂显示出潜在的免疫调节活性，但存在肿瘤靶向性差和制剂挑战。在此，研究人员筛选了一系列PIKfyve抑制剂，并通过吡啶/咪唑基团与定制金属节点之间的配位化学，将选定的PIKfyve抑制剂工程化为非晶态金属-药物框架（aMDFs），并经理论模拟和核磁共振波谱验证。所得aMDFs显示出增强的稳定性和可加工性，使其能够高效封装到固体脂质纳米粒（HF@SLN）中。在原位和皮下小鼠胰腺癌模型中，HF@SLN相较于游离PIKfyve抑制剂表现出优异的肿瘤生长抑制。HF@SLN治疗与TFEB表达增加相关，同时伴随着细胞毒性T细胞浸润增强以及在小鼠和人类胰腺肿瘤样本中改善的抗肿瘤免疫应答。本研究证明了采用无载体非晶态金属-药物框架配制和递送含吡啶和咪唑的治疗药物的可行性。

**论文解读：基于非晶态金属-药物框架的PIKfyve抑制剂递送系统增强胰腺癌免疫治疗**

**研究背景与问题**

癌症免疫治疗，特别是针对程序性死亡受体-1（PD-1）及其配体（PD-L1）的抗体疗法，已显著推动肿瘤药物发展。然而，小分子免疫调节剂因其在临床实践便利性、剂量调控及生物利用度方面的优势，并可通过靶向不同信号通路产生免疫刺激效应，正受到日益关注。但小分子药物存在脱靶效应和肿瘤蓄积不足的局限性，亟需制剂设计与优化。金属-有机框架（MOFs）纳米颗粒因其高孔隙率、类酶活性和生物相容性，成为药物递送的有力候选。然而，传统结晶性MOFs的制备常需苛刻反应条件、冗长合成步骤和有机溶剂，限制了其生物医学应用。此外，常规MOFs通常由金属离子与生物惰性有机配体构建，若直接使用具有配位能力的治疗性分子作为构建单元，可减少额外配体需求并简化制剂组成。非晶态金属-有机框架（aMOFs）保留了短程金属-配体相互作用，无需长程有序结构，为灵活选择配位构建单元提供了可能，可在温和条件下制备。本研究针对含FYVE型锌指结构的磷酸肌醇激酶（PIKfyve）抑制剂，其具有免疫调节潜力，但存在肿瘤靶向差和制剂难题，研究人员探索了构建非晶态金属-药物框架（aMDFs）以改善其递送性能的可行性。

**研究内容与结论**

研究人员筛选了一系列PIKfyve抑制剂，通过计算分析和制剂评估，选择HW-05-131-01（HW）作为候选分子。HW与Zn2?通过配位化学自组装形成aMDFs（HF），并进一步包封于固体脂质纳米壳中（HF@SLN）。系统表征显示，HF@SLN具有核壳结构、小粒径（约150 nm）、窄分布和良好稳定性。在体外，HF@SLN保留了HW的PIKfyve抑制活性，增加溶酶体积累，促进M2型巨噬细胞向M1型（促炎表型）重编程，并上调转录因子EB（TFEB）表达。在皮下和原位小鼠胰腺癌模型中，HF@SLN联合吉西他滨显著抑制肿瘤生长，优于游离HW。机制上，HF@SLN重塑肿瘤免疫微环境（TME），降低免疫抑制性细胞因子（TGF-β），升高促炎细胞因子（TNF-α），增加CD80?巨噬细胞比例，减少CD206?巨噬细胞，并增强CD8? T细胞浸润，提高CD8?/CD4? T细胞比率。转录组分析显示免疫相关生物学过程激活。在人类胰腺肿瘤样本中，HF@SLN处理同样诱导TFEB活化。该研究证明无载体非晶态金属-药物框架策略可用于PIKfyve抑制剂的有效递送，增强抗肿瘤免疫治疗，为胰腺癌免疫治疗提供了有前景的纳米医学平台。论文发表在《Materials Today Bio》。

**主要技术方法**

本研究采用的关键技术方法包括：理论模拟计算（密度泛函理论）和核磁共振氢谱（¹H NMR）滴定以验证HW与Zn2?的配位位点；动态光散射（DLS）和透射电子显微镜（TEM）表征纳米颗粒尺寸、形貌和分布；热重分析（TGA）和X射线衍射（XRD）分析材料组成和晶型；流式细胞术定量分析巨噬细胞极化标志物（CD80、CD206）和T细胞亚群（CD4、CD8）；免疫荧光和蛋白质印迹法检测TFEB表达；体内近红外荧光成像评估生物分布；转录组测序（RNA-seq）分析基因表达变化。样本来源包括小鼠骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）、小鼠Pan02胰腺癌细胞系，以及人胰腺肿瘤组织（离体处理）。

**研究结果**

**1. PIKfyve抑制剂基aMDFs的构建与表征**
通过筛选15种PIKfyve抑制剂，发现HW在M2型BMDMs中诱导最强空泡化，且对M2型巨噬细胞具有选择性活性。理论计算和¹H NMR滴定证实Zn2?与HW的吡啶、咪唑、亚胺及羰基配位。优化HW与Zn2?摩尔比（4:1）制备的HF纳米颗粒具有最高计数率。后续包封固体脂质壳形成HF@SLN，粒径减小至150 nm，zeta电位变为负值，多分散指数（PDI）降低至0.24，稳定性显著提高。热重分析和XRD证实脂质壳包覆和非晶态特征。该策略可推广至索拉非尼、培西达替尼和厄洛替尼等其他含吡啶/咪唑药物。

**2. HF@SLN改变巨噬细胞极化标志物并增加TFEB表达**
FITC标记的HF@SLN在M2 BMDMs中随时间递增内化。LysoTracker染色显示HF@SLN和游离HW均显著增加溶酶体积累，且两者无统计学差异。流式细胞术表明HF@SLN处理增加CD80?巨噬细胞比例（从27.9%升至49.6%），降低CD206?比例，提示促炎极化。免疫荧光和蛋白质印迹证实HF@SLN上调TFEB表达约1.8倍，与巨噬细胞重编程相关。

**3. HF@SLN重塑肿瘤免疫微环境并抑制胰腺肿瘤进展**
在皮下Pan02肿瘤模型中，HF@SLN在注射后4小时于肿瘤部位达到峰值蓄积，主要分布于肝脏和肿瘤。在术后复发模型中，HF@SLN联合吉西他滨显著抑制肿瘤生长，肿瘤重量（0.14 g）低于HW组（0.25 g）和对照组（0.69 g），且未引起明显毒性（体重、肝功能、主要器官组织学正常）。细胞因子分析显示HF@SLN降低TGF-β、升高TNF-α。流式细胞术显示HF@SLN增加CD80?巨噬细胞（47.1%）、减少CD206?巨噬细胞（18.0%），并提高CD8?/CD4? T细胞比率（2.5）。转录组分析揭示免疫相关生物过程显著富集。在原位模型中，HF@SLN同样实现最强肿瘤抑制（肿瘤重量0.37 g），提高生存率，并重塑TME：降低CD206?巨噬细胞，增加CD80?巨噬细胞和CD8? T细胞浸润，CD8?/CD4?比率最高，M2/M1巨噬细胞比率最低。离体处理人胰腺肿瘤组织，HF@SLN诱导TFEB强烈活化。

**讨论与结论**

研究结论部分：综上所述，这些发现表明，将生物活性治疗药物通过配位驱动自组装形成aMDFs是一种通用策略，可同时改善药物递送并保留固有药理活性。通过将PIKfyve抑制与纳米结构介导的肿瘤递送相结合，HF@SLN有效激活TFEB信号，重编程免疫抑制性巨噬细胞，重塑胰腺肿瘤微环境，并增强抗肿瘤免疫，从而为增强胰腺癌免疫治疗提供了有前景的纳米医学平台。