胰腺癌等实体瘤在临床表现中常常伴随着复杂的生物屏障，诸如细胞外基质稠密、组织液压升高、乏血管低灌注、血管内皮细胞排布致密等。这些生物屏障降低了肿瘤血管的超通透性（EPR效应）和纳米药物的梯度扩散（被动运输），极大阻碍纳米药物的肿瘤富集和渗透，使得纳米药物难以有效发挥抗肿瘤作用。同时，目前基于EPR效应的纳米药物（Doixl®、Genexol®-PM等）在治疗实体瘤的临床疗效上未有显著提高。因此，如何跨越实体瘤生物屏障促进纳米药物深部渗透以提高疗效是抗肿瘤纳米药物领域亟待解决的难题。

  近日，浙江大学申有青教授和黄品同教授团队联合研发了一种新型树状大分子-喜树碱前药偶联物（GSHPTCPT），其能够以阳离子化触发胞吞转运作用跨越生物屏障，实现胰腺癌的靶向富集和深部渗透递药，对多种胰腺癌动物模型均具有良好的治疗效果。GSHPTCPT是由树状大分子G5-PAMAM经喜树碱前药（TCPT）和谷胱甘肽（GSH）枝接偶联组成（图1A）。TCPT中含有缩硫酮结构能够在肿瘤细胞中高浓度活性氧（ROS）条件下实现GSHPTCPT响应性释药；GSH能够在γ-谷氨酰转移酶（GGT）催化下发生谷氨酰转移，实现GSHPTCPT电势由阴离子化转变为阳离子化（图1B）。GSHPTCPT经静脉注射后，其表面偶联GSH具有氨基酸离子对结构，使其保持负电势、阻止蛋白吸附和抑制网状内皮系统识别，赋予GSHPTCPT良好的血液稳定性和长循环特性。当GSHPTCPT接触肿瘤血管内皮细胞（TVEC），TVEC细胞膜上高度表达的GGT催化GSHPTCPT阳离子化，诱发GSHPTCPT以胞膜窖/囊泡介导的胞吞转运作用主动运输穿越TVEC进入肿瘤外围，实现肿瘤靶向富集；同时，也有少量GSHPTCPT可以经过TVEC间隙渗透进入肿瘤外围，肿瘤细胞膜上高度表达的GGT也能够催化GSHPTCPT阳离子化。随后，阳离子化的GSHPTCPT经过连续的胞膜窖/囊泡介导的胞吞转运作用跨肿瘤细胞主动运输到肿瘤实质，实现肿瘤深部渗透递药（图1C）。

图1. GSHPTCPT的构建、化学响应机理和递药机制示意图。

  实验结果显示，在皮下和原位胰腺癌模型中，GSHPTCPT均具有优异的肿瘤靶向富集和深部渗透递药特性。肿瘤血管渗透实时成像中，GSHPTCPT能够快速从肿瘤血管主动运输进入肿瘤外围并深部渗透肿瘤实质。经透射电镜分析血管超微结构，静脉注射GSHPTCPT后，TVEC细胞内开始分布大量用于胞吞转运的胞膜窖/囊泡。在胰腺癌细胞系源和胰腺癌病人源肿瘤模型中，GSHPTCPT均能够有效抑制肿瘤生长，具有优于化疗药吉西他滨的抗肿瘤效果。

  该研究针对纳米药物在临床实体瘤中富集低和渗透差的问题，提出基于胞吞转运作用的跨血管内皮细胞/肿瘤细胞主动运输策略，克服实体瘤生物屏障，实现纳米药物的实体瘤靶向富集和深部渗透，显著提高纳米药物的抗肿瘤疗效。该研究成果以“Enzyme-Triggered Transcytosis of Dendrimer-Drug Conjugate for Deep Penetration into Pancreatic Tumors”为题在线发表于《ACS Nano》杂志。浙江大学医学院附属第二医院黄品同教授、化学工程与生物工程学院生物纳米工程中心申有青教授、周珠贤副教授为文章共同通讯作者，团队成员王国伟博士后为文章第一作者。该工作得到国家重点研发计划项目（No. 2018YFC0115900）、国家自然科学基金（No. 81527803、81420108018、21875211）和中国博士后基金（No. 2019M652116）的资助。

  参考文献：Guowei Wang, Zhuxian Zhou*, Zhihao Zhao, Qunying Li, Yulian Wu, Sheng Yan, Youqing Shen*, and Pintong Huang*. Enzyme-Triggered Transcytosis of Dendrimer-Drug Conjugate for Deep Penetration into Pancreatic Tumors. ACS Nano, 2020.

  原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.0c00974