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浙大唐建斌教授团队 JACS:“化敌为友”助力转移瘤早期诊断
2023-04-04  来源:高分子科技

  癌症病人的死亡90%以上都是由肿瘤转移引起的。因此,肿瘤转移灶的及早发现,对于提高癌症病人的生存率极为重要。现有检测转移瘤的探针以及造影剂以直接追踪肿瘤细胞为主。然而,最近的临床及生物学研究表明,肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages, TAMs与肿瘤的转移密切相关,尤其是早期转移[1]。肿瘤相关巨噬细胞包括促瘤的M2型和抑瘤的M1型。其中,M2型巨噬细胞不仅可以重塑基质帮助肿瘤生长,而且可以帮助肿瘤细胞逃避免疫系统的杀伤[2]M2型巨噬细胞的迁移可能早于肿瘤细胞的转移。因此,相比于检测肿瘤细胞本身,追踪M2型巨噬细胞的迁移可能会更早地发现转移的肿瘤病灶。同时,M2型巨噬细胞极化成M1型时会分泌NO,为检测M2型巨噬细胞极化提供了检测信号。


  浙江大学化学工程与生物工程学院、杭州国际科创中心的唐建斌教授团队提出了一种通过追踪M2型巨噬细胞极化实现早期转移瘤高灵敏度检测的全新策略,首次在动物活体层面可视化地揭示了M2型巨噬细胞在肿瘤早期转移中的关键作用。该研究成果以“Highly Sensitive Imaging of Tumor Metastasis Based on the Targeting and Polarization of M2-like Macrophages”为题发表在《Journal of the American Chemical Society》上。


  该团队设计了一种M2巨噬细胞靶向的NO响应纳米探针(NRP@M-PHCQ,图1),它由包含甘露糖和羟氯喹的两亲性嵌段共聚物(M-PHCQ)和NO响应NIR-II荧光探针(NRP)组成NRP@M-PHCQ进入肿瘤组织后,其甘露糖结构可高效靶向M2型巨噬细胞的甘露糖受体,而羟氯喹部分发挥其M2型巨噬细胞极化M1的作用,促进NO分泌,特异性地点亮NO响应NIR-II荧光探针,实现对M2型巨噬细胞极化过程的影像追踪。 


1. 纳米探针NRP@M-PHCQ的制备方法及作用机制示意图。


  通过M2型巨噬细胞靶向极化这一策略,作者不仅实现了原位皮下瘤的高信噪比成像,而且在淋巴结转移瘤与肺转移瘤模型中,均取得了很好的成像效果。其中,在小鼠淋巴结转移瘤模型中,基于NRP@M-PHCQ的荧光成像在癌细胞Luci自发荧光成像检测不到情况下,检测到了远端淋巴结转移瘤(图1);而在肺转移瘤模型中,利用该探针可以清晰的识别出转移病灶,具有指导临床手术的潜力(图2)。 


2小鼠淋巴结转移瘤成像。


 3. 小鼠肺转移瘤成像。


  另外,聚合物M-PHCQ可以将M2型巨噬细胞极化为M1型巨噬细胞,杀伤肿瘤细胞。因此,在小鼠肺转移瘤模型中,M-PHCQ几乎完全抑制了肺转移瘤的进展(图4)。 


4肺转移瘤抑制。


  总之,该工作提出了一种通过追踪M2型巨噬细胞极化实现早期转移瘤高灵敏度检测的全新策略。通过靶向与极化的结合,提高了探针对M2型巨噬细胞检测的灵敏度,并首次在动物活体上动态观察到了M2型巨噬细胞与肿瘤转移的关联,为肿瘤转移的检测和治疗提供了新的思路。


  原文链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.2c13218


  参考文献:

  [1] Casanova-Acebes, M.; Dalla, E.; Leader, A. M.; LeBerichel, J.; Nikolic, J.; Morales, B. M.; Brown, M.; Chang, C.; Troncoso, L.; Chen, S. T.; Perona, A. S.; Park, M. D.; Tabachnikova, A.; Dhainaut, M.; Hamon, P.; Maier, B.; Sawai, C. M.; Pascual, E. A.; Schober, M.; Brown, B. D.; Reizis, B.; Marron, T.; Kenigsberg, E.; Moussion, C.; Benaroch, P.; Ghiso, J. A. A.; Merad, M. Tissue-resident macrophages provide a pro-tumorigenic niche to early NSCLC cells. Nature 2021, 595, 578-584.

  [2] Qiu, N. S.; Wang, G. W.; Wang, J. Q.; Zhou, Q.; Guo, M. Y.; Wang, Y. L.; Hu, X. H.; Zhou, H. G.; Bai, R.; You, M.; Zhang, Z.; Chen, C. Y.; Liu, Y.; Shen, Y. Q. Tumor-associated macrophage and tumor-cell dually transfecting polyplexes for efficient interleukin-12 cancer gene therapy. Adv. Mater. 2021, 33, 2006189.

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