【研究背景】
口服奈米藥物在提高患者依從性、簡化給藥方式以及降低侵入性等方面具有顯著優勢，是免疫治療極具潛力的新途徑，然而，口服奈米藥物的療效常常受到體內諸多生理屏障的制約。其一為胃腸道吸收難題，包括腸粘液和上皮細胞的阻礙；其二是腫瘤生理病理屏障，如腫瘤血管上皮細胞和緻密瘤內基質的阻擋；其三則是免疫逃避機制，也就是免疫抑制微環境的影響。因此，研發高效的口服奈米藥物來實現癌症靶向免疫治療，仍然是一項艱鉅的挑戰。
鑑於此，浙江大學申有青教授和相佳佳研究員提出一種將口服轉胞運多柔比星（DOX）奈米藥物與組蛋白去甲基化酶（HDM）抑制劑5-羧基-8-羥基喹啉（IOX1）相結合的方法，以實現協同化學免疫療法（如示意圖所示）。研究表明，IOX1顯著增強了負載DOX的聚（2-（N-氧化物-N，N-二乙氨基）甲基丙烯酸乙酯）-聚（ε-己內酯）膠束（OPDOX）的轉胞運能力，促進了其在各種細胞屏障（如絨毛、內皮細胞及細胞）上的跨細胞轉運，進而提高了口服吸收、血管外滲和腫瘤滲透性。此外，IOX1透過促進化療敏感性，增強DOX誘導的免疫原性細胞死亡（ICD），並下調PD-L1，從而破壞免疫檢查點機制，協同增強抗腫瘤免疫反應。因此，口服OPDOX與IOX1的聯合使用能夠有效抑制CT26腫瘤的生長，凸顯了該口服奈米藥物在癌症化學免疫治療中的巨大潛力。該工作以《Synergistic Combination of Oral Transcytotic Nanomedicine and Histone Demethylase Inhibitor for Enhanced Cancer Chemoimmunotherapy》為題發表在《ACS Nano》上。
示意圖. 透過將口服轉胞運奈米藥物OPDOX與IOX1相結合實現協同癌症化學免疫療法
【文章要點】
一、膠束的製備和理化表徵
採用ATRP法合成了兩親性聚合物載體OP-PCL，每個嵌段的分子量約為5 kDa。透過奈米沉澱法負載DOX後獲得平均直徑為49 nm、zeta電位為-7.32 mV的均勻球形OPDOX膠束。該膠束在去離子水、PBS、培養基、模擬胃液（SGF）和模擬腸液（SIF）中均表現出良好的穩定性。與PEG化載藥膠束PDOX膠束相比，OPDOX膠束表現出增強的細胞毒性，特別是與IOX1共同給藥（IOX1的質量為DOX的1.5倍）時，表明IOX1與DOX之間存在協同作用，這在CT26、MDA-MB-231、4T1、HCT116細胞和BxPC-3腫瘤球上得到了驗證。
圖1. 膠束的製備以及表徵
二、口服吸收和跨上皮轉運
口服膠束的生物利用度取決於其穿越腸上皮進入體迴圈的能力。作者用Caco-2細胞評估OPDOX膠束的轉運。結果表明，OPDOX膠束透過巨胞飲途徑快速進入Caco-2細胞，入胞後主要定位於內質網和高爾基體，與溶酶體共定位較少，說明其繞過溶酶體降解，經內質網/高爾基體途徑運輸。IOX1顯著增強OPDOX膠束的細胞攝取，進一步提高其在內質網和高爾基體的定位，加快胞吐速率。因此，OPDOX膠束能有效跨越Caco-2單細胞層轉運，且IOX1進一步加速了這一過程。轉運後的膠束仍保持較高的藥物包封效率和穩定性。OPDOX與IOX1協同使用，獲得更高更快的血藥濃度峰值和更高的口服生物利用度。
圖2. 膠束的口服吸收和跨上皮轉運
三、膠束的轉胞運作用和腫瘤滲透
膠束從腫瘤血管外滲是其在腫瘤組織有效積累的關鍵。作者構建雙側細胞Transwell模型，頂側為肝癌衍生內皮細胞（ECDHCC-1）構成的單細胞層，基底側種植CT26腫瘤細胞。研究發現，OPDOX膠束能透過巨胞飲介導的內吞和內質網/高爾基體轉運途徑快速跨越ECDHCC-1細胞層，並被基底側CT26細胞攝取，IOX1可加速這一過程。OPDOX與IOX1口服給藥後，瘤內藥物富集顯著高於單獨OPDOX或PDOX。這表明OPDOX膠束能克服腫瘤血管內皮屏障進入腫瘤富集。細胞感染實驗和三維腫瘤球滲透實驗表明，OPDOX膠束能透過轉胞運作用在腫瘤細胞間有效傳遞，實現瘤內深滲透。IOX1的聯合使用進一步增強了OPDOX對血管內皮層和腫瘤組織的滲透性。
圖3. 膠束的轉胞運作用和腫瘤滲透
四、PD-L1下調和ICD誘導
PD-L1免疫檢查點與PD-1結合，抑制T細胞增殖與啟用，削弱抗腫瘤免疫反應。腫瘤細胞過表達PD-L1會致T細胞功能障礙，促進免疫抑制微環境，降低免疫治療效果。DOX化療顯著上調CT26細胞的PD-L1表達，OPDOX膠束因更有效的細胞內化作用進一步增強PD-L1表達。作為組蛋白去甲基化酶抑制劑，IOX1透過抑制JMJD1A/β-catenin/PD-L1通路特異性抑制PD-L1表達。單獨使用IOX1或與不同DOX製劑聯合使用，均能顯著下調腫瘤細胞的PD-L1表達。
DOX透過損傷相關分子模式（DAMP）誘導腫瘤細胞ICD，表現為CRT遷移增加、HMGB1減少和ATP釋放增加。OPDOX膠束透過增強細胞攝取進一步強化這些ICD標誌物表達。IOX1單獨使用不誘導ICD，但能增強DOX效果，此協同作用可能與IOX1抑制多藥耐藥性並增加細胞內DOX積累有關。ICD的誘導與內質網應激密切相關，Western blot分析發現，OPDOX或其與IOX1聯合使用後，p-PERK和p-eIF2α水平顯著升高，表明內質網應激通路被啟用。與IOX1聯合使用時，各DOX製劑促進DC熟化的效果進一步增強，尤其是OPDOX+IOX1組合。這些結果證明了OPDOX與IOX1聯合使用在增強化學免疫治療方面的巨大潛力。
圖4. PD-L1下調和ICD的誘導
五、體內抗腫瘤活性研究
在皮下CT26腫瘤模型中，評估不同口服制劑的治療效果。將約80 mm 3腫瘤的BALB/c小鼠分為四組（n=5），透過管飼法五天連續口服PBS、DOX、PDOX、OPDOX或OPDOX+IOX1。結果表明，OPDOX顯著減緩腫瘤生長，腫瘤抑制率（TIR）為69.4%，而PDOX的TIR為35.8%。而OPDOX與IOX1聯合治療展現出最強的抗腫瘤效果，顯著抑制腫瘤生長並誘導腫瘤消退，TIR高達92.3%，優於單一治療。所有治療組的小鼠體重均有所增加，說明該治療方案安全性良好。這些結果顯示，OPDOX+IOX1聯合療法具有作為協同癌症治療的潛力。
圖5. 體內抗腫瘤活性研究
【小結】
作者開發出一種口服遞藥系統，協同使用轉胞運奈米藥物OPDOX與組蛋白去甲基化酶抑制劑IOX1用於化學免疫治療。OPDOX具備優異的胃腸道穩定性，能有效誘導絨毛細胞、腫瘤內皮細胞及腫瘤細胞的轉胞運作用，與IOX1聯合使用時效果更佳。口服OPDOX可有效被血液吸收，從腫瘤毛細血管外滲並深入腫瘤組織。此外，IOX1增強了OPDOX誘導ICD及下調腫瘤PD-L1表達的能力，重塑免疫抑制性腫瘤微環境並破壞PD-1/PD-L1相互作用，二者組合協同啟用抗腫瘤免疫反應。OPDOX與IOX1聯合療法在CT26腫瘤模型中展現出卓越的抗腫瘤療效，這種口服聯合治療策略為癌症化學免疫療法帶來廣闊前景。
文章連結：
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c1481
來源：高分子科學前沿
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