勇于冒險 甘于艱苦 樂于和諧

? ? ? ?近日，南方科技大學微流控-生物材料實驗室在利用內外工程化外泌體原位重新編程腫瘤相關巨噬細胞領域取得了一系列進展，研究成果以“In Situ Reprogramming of Tumor-Associated Macrophages with Internally and Externally Engineered Exosomes”為題，發表在化學領域高水平期刊《Angewandte Chemie》上。

? ? ? ?分子工程化構建的外泌體在腫瘤治療等生物醫學應用領域潛力巨大。如果能利用分子工程化構建的外泌體調節調節腫瘤微環境，將為腫瘤治療打開一扇大門。?腫瘤相關巨噬細胞 (TAM) 在多數實體瘤中大量存在，其中促進腫瘤生長的是M2型而抑制腫瘤生長的是M1型。如果分子工程化構建的外泌體可把M2型TAM逆轉為M1型，不僅抑制并殺死實體瘤中的腫瘤細胞，且抑制其轉移。

? ? ? ?外泌體是細胞天然分泌的帶有細胞膜、蛋白質的納米結構，是細胞間通訊的重要工具。它們具有優良的穩定性和生物相容性，被開發為的新的治療工具，有可能用于藥物的遞送。與目前采用肽、配體、聚合物甚至細胞膜表面功能化的方法相比，外泌體和納米顆粒的結合體在免疫逃逸方面表現出更好的性能。然而，天然外泌體通常缺乏預期的功能，例如高特異性和載藥的便利性。

? ? ? ?近日，南方科技大學微流控-生物材料實驗室通過基因編輯(CRISPR/Cas9敲入技術)，將TAM靶向肽（CRV）序列融合到溶酶體相關膜糖蛋白 2基因，并敲入細胞特定位點，使CRV在敲入細胞株的外泌體表面高表達。同時，他們將具有核靶向遞送功能的聚氨基酸酯復合轉錄抑制功能的質粒，進而采用分離的外泌體膜包裹核酸復合物，從而構建內外工程化外泌體（I3E）。通過內外工程化構建策略，可將轉錄抑制系統構建到核心部位，而TAM靶向肽構建到外泌體表面。

? ? ? ?I3E可從DNA水平，高效、精準抑制目標基因的表達。首先，含有CRV靶向肽的I3E可有效識別類維生素A X受體，增強細胞TAM對納米顆粒攝入。其次，目標基因PI3K-γ的抑制，可有效誘導TAM的M1極化。誘導的M1細胞可分泌高水平的TNF-α、IL-6等腫瘤抑制因子，并可直接攻擊腫瘤細胞，使其凋亡或壞死。

? ? ? ?同時，I3E在體內的應用中具有獨特優勢。他們在非小細胞肺癌荷瘤小鼠模型中評估后發現，I3E可有效克服循環過程中的阻礙，并穿透腫瘤部位屏障，靶向TAM，誘導其向M1極化，有效抑制腫瘤的發展，并對小鼠沒有明顯的毒性。最后，免疫熒光鑒定治療后的腫瘤組織發現，腫瘤微環境中的M1型巨噬細胞、CD4+?T細胞和CD8+?T細胞顯著增加；反之，M2型巨噬細胞和髓源性抑制細胞顯著減少。

? ? ? ?總之，作者構建了內外工程化外泌體I3E，其中轉錄抑制系統經內部工程化，TAM特異性肽經外部工程化到外泌體膜上。I3E能將TAM原位重編程為M1型巨噬細胞，從而喚醒“熱”腫瘤免疫，顯著抑制腫瘤的發展。因此，I3E通過重編程TAM，在免疫治療中展現出巨大的潛力。這種方法可擴展并簡化用于治療癌癥、炎癥和心血管疾病的生物藥物（如 mRNA、肽或蛋白質）的遞送策略。

論文信息：

In Situ Reprogramming of Tumor-Associated Macrophages with Internally and Externally Engineered Exosomes

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202217089

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