生物工程化微颗粒干扰MAPK通路重编程脑肿瘤微环境治疗肺癌脑转移

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目的:由于血脑屏障及脑内肿瘤免疫抑制性微环境的存在,肺癌脑转移患者预后差,缺乏有效的治疗方法。本研究在放疗产生的微颗粒RT-MPs膜表面设计了仿载脂蛋白A-1的α螺旋状结构的多肽R4F,并搭载USP7抑制剂P5091,旨在通过血脑屏障重编程脑内肿瘤微环境,抑制肺癌脑转移进展,为肺癌脑转移的治疗提供新的理论基础。方法:(1)构建跨膜表达仿ApoA-1的α螺旋状结构的多肽(FAEKFKEAVKDYFAKFWD,命名为R4F)的Lewis肺癌细胞系,共聚焦显微成像和流式细胞术检测细胞构建成功。(2)在RT-MPs基础上制备MP-R4F@P5091载药微颗粒,微颗粒扫描电镜和粒径测量进行表征,液相色谱确定放疗微颗粒成功搭载P5091。(3)共聚焦显微成像和流式细胞术验证MP-R4F@P5091靶向及重编程巨噬细胞、小胶质细胞能力。(4)构建Transwell模型检测微颗粒离体跨血脑屏障能力;建立Lewis肺癌脑转移模型,使用小动物活体成像技术观察脑组织内积聚的微颗粒含量。(5)评价动物模型疗效:建立Lewis肺癌脑转移模型,小动物活体成像观察治疗效果,统计小鼠生存率,组织切片行HE和Tunnel染色判断治疗效果。(6)探讨MP-R4F@P5091治疗肺癌脑转移的作用机制:首先用流式对小鼠治疗后的脑部肿瘤微环境进行免疫分析,检测CTL的浸润,以及巨噬细胞的极化;其次多色免疫荧光分析免疫细胞浸润;测序及跑蛋白验证相关通路的活化。结果:成功构建了跨膜表达R4F多肽的Lewis肿瘤细胞系,并通过放疗成功制备包裹P5091的MP-R4F@P5091微颗粒。MP-R4F@P5091成功靶向IL4-BMDM-M2巨噬细胞并将其重编程为M1型。体外Transwell模型证实经R4F修饰的微颗粒较未经修饰的微颗粒更易通过血管内皮细胞进入下室。小动物活体成像证实MP-R4F/MP-R4F@P5091相对于MP富集于脑组织的量明显增多;脑组织免疫荧光显示,MP-R4F@P5091携带的信号可与F4/80阳性细胞共定位。体内试验进一步证实MP-R4F@P5091可延长小鼠生存,促进脑内CD8+T细胞数增加2倍以上。此外,转录组和Western blot结果证实MP-R4F@P5091激活M2巨噬细胞MAPK信号通路。结论:本研究设计了MP-R4F@P5091用来穿透血脑屏障,靶向巨噬细胞及杀死脑转移的Lewis肺癌细胞。体外体内实验均表明MP-R4F@P5091成功跨过血脑屏障以及靶向及重编程巨噬/小胶质细胞,显著延长肺癌脑转移小鼠的生存期。机制上表明MP-R4F@P5091通过MAPK通路将M2巨噬细胞向M1极化,促进抗肿瘤免疫效应。
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