Nature Nanotechnology：新靶点+新载体：黎松团队通过siRNA联合化疗，增强抗肿瘤免疫反应

乒乓球是中国的国球，为中国带来了无数的荣誉，想要打好乒乓球，正确运用球拍两面的正胶与反胶是其中关键，这样才能精确控制乒乓球的运动轨迹和旋转方向。

有趣的是，癌细胞也深谙“乒乓绝技”，它们通过翻转细胞膜的磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine，PS），在细胞膜上产生类似于“正胶与反胶”的效果，以此应对免疫系统的疯狂“扣杀”。因此，如果我们能控制癌细胞膜上的PS的翻转，就能开发出一种新型癌症免疫疗法，为广大癌症患者带来新的希望。

2022年11月24日，美国匹兹堡大学黎松教授团队联合卢斌峰教授在 Nature Nanotechnology 期刊发表了题为：Targeting Xkr8 via nanoparticle-mediated in situ co-delivery of siRNA and chemotherapy drugs for cancer immunochemotherapy 的研究论文。

该研究发现，肿瘤细胞中的促翻转酶（scramblase）Xkr8在铂类化疗药物治疗后显著高表达，并基于此开发了一种能共载铂类化疗药物和Xkr8-siRNA的新型纳米载体——PMBOP-CP。该载体在体内能高效靶向肿瘤细胞、阻断磷脂酰丝氨酸（PS）翻转，显著抑制结肠癌和胰腺癌模型中的肿瘤生长。

黎松教授

该论文的通讯作者黎松教授表示，这项研究与两个创新之处：一个是发现了新的治疗靶点，另一个是开发了新的纳米载体，这种纳米载体在在免疫疗法和化疗药物的选择性递送方面非常有效。这项研究令人兴奋，因为它具有很高的转化价值和应用潜力。

磷脂酰丝氨酸（PS）是一类普遍存在于哺乳动物细胞中的磷脂，作为膜结构的重要组成部分，PS通常仅分布于细胞膜磷脂双分子层的内侧。然而，在细胞凋亡过程中，内侧的PS会被暴露在磷脂双分子层的外侧，这个由内而外的翻转过程依赖PS促翻转酶（scramblase）——Xkr8。

值得注意的是，在癌症治疗过程中，常规放化疗会使PS在肿瘤细胞凋亡时被Xkr8不可逆地外翻。外翻的PS会与免疫细胞上的受体结合，引起严重的免疫抑制，从而使得放化疗的临床效果大打折扣。因此，抑制Xkr8或许是一种改善肿瘤微环境、达到更好治疗效果的新途径。

在这项最新研究中，研究团队首先发现，经铂类化疗药物治疗后，癌细胞系和小鼠肿瘤中的促翻转酶Xkr8在转录和蛋白水平上均显着增加。由于目前尚无Xkr8的小分子抑制剂，研究人员开发了一种新型纳米载体PMBOP-CP，用于小鼠肿瘤模型中Xkr8-siRNA和铂类药物（FuOXP）的共递送。

PMBOP聚合物具有两亲性：其脂质链能帮助铂类药物更有效地加载到疏水核心中，并促进聚合物与细胞膜的融合；其阳离子双胍基团能增强与siRNA形成的离子相互作用，从而使siRNA稳定地结合在聚合物表面。

众所周知，具有阳离子表面的药物载体不适合全身递送到远处实体肿瘤。因此，为了适用于静脉注射，研究团队还是用了带有大量负电的硫酸软骨素（CS）和聚乙二醇化-CS（PEG-CS）的混合物包覆PMBOP聚合物表面，最终形成了PMBOP-CP纳米载体。

值得一提的是，CS是CD44（在各类肿瘤细胞及肿瘤内皮细胞上有很高的表达）的一种重要天然配体。通过调节PMBOP、CS和PEG-CS的比例，不仅可以中和载体表面的正电荷，还能精准靶向肿瘤细胞。

新型纳米载体——PMBOP-CP的制备流程

基于上述提到的这些要点，研究团队通过一系列的筛选确定了PMBOP-CP纳米载体各组分的最优比例，在静脉给药后，小鼠肿瘤中铂的浓度随着时间的推移而增加，且肿瘤中的铂浓度比肝脏高约3.7倍。更重要的是，PMBOP-CP纳米载体不仅对超过5种不同类型的皮下肿瘤模型有靶向作用，在原位肿瘤和肺部转移灶中也有很高的累积。

PMBOP-CP具有肿瘤组织靶向性

与预期一致，PMBOP-CP纳米载体将Xkr8-siRNA递送到肿瘤细胞中，降解了Xkr8的mRNA，降低了Xkr8的蛋白水平，从而明显减少了肿瘤细胞膜外表面磷脂酰丝氨酸的含量。不仅如此，研究人员还发现，在肿瘤细胞与巨噬细胞的共培养实验中，Xkr8-siRNA可以阻断免疫抑制类细胞因子IL-10的分泌，并诱导巨噬细胞向M1群体（免疫激活表型）的分化。

Xkr8-siRNA诱导巨噬细胞的M1极化

最后，研究团队利用PMBOP-CP纳米载体给药结肠癌/胰腺癌小鼠模型，以测试联合用药方案的治疗效果。研究人员发现，相较于单个递送，同时递送铂类药物和Xkr8-siRNA，既能明显减缓小鼠肿瘤的生长速度，又能显着改善肿瘤微环境，大幅增加淋巴细胞、功能性T细胞、M1型巨噬细胞等抗肿瘤免疫细胞的浸润，增强免疫系统对肿瘤细胞的杀伤作用。

研究模式图

在安全性方面，小鼠对静脉注射PMBOP-CP纳米载体具有良好的耐受性，其在体重、肝肾功能以及几个主要器官的正常组织学等指标均表现正常，证实了PMBOP-CP纳米载体在体内实验中的安全性。

总而言之，这项研究发现铂类药物能显着诱导肿瘤细胞表达促翻转酶Xkr8的表达，进而开发了一种新型纳米载体PMBOP-CP，它可以特异性靶向肿瘤组织，同时递送铂类药物和Xkr8-siRNA，阻断磷脂酰丝氨酸外翻，显着抑制结肠癌和胰腺癌的发展，预示着癌症免疫治疗的新方向。

鉴于他们的目标是将他们的新疗法转化为临床，该团队现在正在寻求通过额外的实验来验证他们的发现，并进一步评估潜在的副作用。

原始出处：

Chen， Y.， Huang， Y.， Li， Q. et al. Targeting Xkr8 via nanoparticle-mediated in situ co-delivery of siRNA and chemotherapy drugs for cancer immunochemotherapy. Nat. Nanotechnol. (2022). https：//doi.org/10.1038/s41565-022-01266-2.