CXCR4 导向的脂质体共递送阿糖胞苷和 AMD3100 用于急性髓系白血病中的氧化还原相关化疗增敏

《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：CXCR4-Directed Liposomal Co-Delivery of Cytarabine and AMD3100 for Redox-Associated Chemosensitization in Acute Myeloid Leukemia

　　• CTCE-9908功能化脂质体共递送阿糖胞苷和AMD3100用于AML。• CTCE-9908增强双药脂质体与CXCR4相关的摄取。• C-AM@Lipo破坏氧化还原稳态并增强抗白血病活性。• C-AM@Lipo在体内减少白血病负荷并延长生存期。• C-AM@Lipo在小鼠中显示出良好的血液学及全身安全性。急性髓系白血病（AML）是一种侵袭性血液恶性肿瘤，以未成熟髓系细胞的失控性增殖和高复发风险为特征[1], [2]。尽管靶向药物和免疫治疗策略不断发展，以阿糖胞苷（Ara-C）为基础的化疗仍然是AML治疗的核心组成部分[3]。然而，治疗反应往往不完全，复发依然常见，特别是在生物学异质性或治疗难治性患者中更为突出[4]。常规化疗的有限疗效不仅反映了白血病细胞内在的异质性，还涉及适应性应激反应以及与骨髓微环境的保护性相互作用[5], [6]。因此，在增强Ara-C活性的同时避免系统毒性按比例增加的策略仍然具有重要意义。CXCL12/CXCR4轴代表AML中微环境保护与白血病细胞存活之间的重要界面。CXCR4促进白血病原始细胞在CXCL12富集的骨髓微环境中滞留，并激活下游信号通路，包括PI3K/Akt和STAT3，这些通路有助于细胞存活和治疗耐药[7], [8], [9]。新兴证据进一步表明，CXCR4相关信号可能与细胞内氧化还原调控交汇，包括谷胱甘肽（GSH）依赖性抗氧化缓冲，从而帮助AML细胞耐受氧化和基因毒性应激[10], [11], [12]。CXCR4在多种AML亚型中表达，并与疾病进展、治疗反应和不良临床结局相关[13], [14]。因此，CXCR4的药理学抑制已被研究作为提高AML细胞对细胞毒性治疗敏感性的策略。AMD3100，又称普拉利克索，是一种具有临床相关性的CXCR4拮抗剂，能够干扰CXCR4相关信号传导，并已在血液恶性肿瘤中与化疗联合探索应用[15], [16]。临床前研究表明，CXCR4阻断可破坏白血病细胞与微环境的相互作用并增强对Ara-C的反应性，支持了联合CXCR4抑制与化疗的治疗依据[17], [18]。与此同时，AML细胞可能依赖氧化还原适应来耐受治疗相关的氧化和基因毒性应激。谷胱甘肽（GSH）依赖性抗氧化缓冲是这种适应性反应的重要组成部分，帮助白血病细胞在不利条件下维持氧化还原稳态并存活[19], [20]。其他研究已将Nrf2相关抗氧化信号和GSH代谢与AML化疗耐药联系起来，表明氧化还原适应可能代表Ara-C敏感性的互补决定因素[21], [22]。综上所述，这些观察结果支持CXCR4依赖性微环境保护与氧化还原适应之间的机制性关联，同时也突显了同时靶向CXCR4信号和化疗相关氧化易损性的潜在价值。这些观察为Ara-C与CXCR4靶向干预的联合提供了依据；然而，游离药物组合的治疗获益可能受到药代动力学不同步、组织分布特征差异以及细胞水平有效药物比维持不足的限制。脂质体共递送为协调递送具有不同物理化学和药理学特性的多种药物提供了一种切实可行的方法。通过将药物共封装于单一载体中，脂质体可帮助维持预设的药物比例，改善制剂稳定性，并与游离药物给药相比延长药物释放[23], [24], [25]。此外，表面功能化可增强纳米载体与疾病相关细胞靶点之间的相互作用。在可用的CXCR4结合肽中，选择了CTCE-9908作为表面配体，因其具有明确的CXCR4相互作用活性，并在N端引入了半胱氨酸，以提供用于与马来酰亚胺功能化PEG脂质进行位点定向偶联的明确巯基基团[26], [27], [28], [29]。这种半胱氨酸修饰设计实现了可控的位点定向表面偶联，同时保留了CTCE-9908的CXCR4相互作用功能。因此，其在CXCR4相关生物学相关性和位点定向脂质偶联化学兼容性方面的结合为脂质体设计提供了实际优势。重要的是，CTCE-9908与封装的AMD3100在制剂中承担互补角色：表面肽旨在增强与CXCR4相关的细胞相互作用和摄取，而AMD3100则在与Ara-C共递送后提供药理学CXCR4拮抗作用。因此，该设计与主要利用受体识别实现细胞靶向的传统CXCR4靶向纳米载体不同，而是将受体导向的表面功能化与CXCR4拮抗剂和化疗药物的协调递送相结合。该策略并非假设完全受体特异性选择性或直接阻断骨髓归巢，而是旨在增强Ara-C/AMD3100组合的细胞递送。我们进一步假设，改善的细胞内共递送将增加AML细胞的治疗应激，并有助于氧化还原相关的化学增敏。本研究开发了一种CTCE-9908功能化的双药负载脂质体，命名为C-AM@Lipo，用于Ara-C和AMD3100的协调递送。首先基于体外协同活性优化了Ara-C:AMD3100比例，随后评估了制剂的物理化学性质、稳定性、药物释放行为、血液相容性和细胞相容性。通过CXCR4表达分析和竞争性细胞摄取研究评估了CTCE-9908功能化的贡献。在HL-60和C1498白血病细胞中，进一步检测了细胞摄取、细胞毒性、凋亡、细胞内活性氧（ROS）、GSH、脂质过氧化和DNA损伤相关反应。最后，在弥散性C1498-Luc-GFP白血病模型和非肿瘤荷瘤小鼠中评估了C-AM@Lipo的治疗效果和安全性。本研究旨在建立一种CXCR4导向的功能化脂质体共递送策略，通过改善细胞摄取和氧化还原相关的化学增敏来增强基于Ara-C的抗白血病治疗。所有材料和方法详见补充材料。为确定脂质体共递送的合适药物比例，首先使用CCK-8法在人类HL-60和小鼠C1498白血病细胞中评估了阿糖胞苷（Ara-C）和AMD3100单独或联合使用的细胞毒性活性。如图S1A、B所示，Ara-C和AMD3100均以浓度依赖性方式降低细胞活力。HL-60细胞对Ara-C比C1498细胞更敏感，IC50值分别为0.75和1.16 μM。相比之下，HL-60细胞表现出……急性髓系白血病仍然难以治疗，因为白血病细胞能够迅速适应化疗诱导的应激并在具有保护性的骨髓相关微环境中持续存活[5], [6]。尽管Ara-C仍然是标准AML治疗的核心组成部分，但其抗白血病活性常受到药物暴露不完全、细胞异质性和适应性存活机制的限制。在本研究中，我们开发了一种CTCE-9908功能化的脂质体制剂C-AM@Lipo……在本研究中，我们开发了一种CTCE-9908功能化的脂质体制剂C-AM@Lipo，用于在急性髓系白血病中协调递送Ara-C和AMD3100。优化的Ara-C/AMD3100比例产生了协同抗白血病活性，而CTCE-9908功能化通过CXCR4相关相互作用增强了双药负载脂质体的细胞摄取。与游离药物治疗和非功能化脂质体相比，C-AM@Lipo显示出改善的细胞毒性……本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究已获得温州国家科技研究院机构动物护理和使用委员会的批准。（批准编号：WIUCAS26062303）**建林陈**：软件、方法学、调查研究。**文文王**：原创撰写、方法学、调查研究、数据整理。**光陈**：审阅与编辑、项目管理、经费获取、概念构思。**小晓丁**：可视化、验证、形式化分析。**凌龙徐**：审阅与编辑、监督、项目管理、经费获取、概念构思。**云逸郭**：验证、软件、资源。**赛陈**：验证、软件……作者声明不存在利益冲突。数据将在请求后提供。作者声明，他们不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文报告的工作。本研究得到了吴阶平医学基金会（320.6750.19080）、贝敦肿瘤临床研究项目（BCF-XD-2L-20220118-044）、台州学院专项基金—临床研究项目（L2023FSXY15）以及浙江省自然科学基金（LBY23H200004）的支持。文文王|建林陈|云逸郭|艳蓉郭|赛陈|小晓丁|光陈|凌龙徐