癌癥的發(fā)生和發(fā)展通常與慢性炎癥有關(guān)，某些癌癥治療方法已被證明可以引起急性炎癥。一旦引發(fā)炎癥，中性粒細胞就是關(guān)鍵的細胞類型，它能夠主動歸巢到組織損傷或感染的部位，沿著趨化因子的濃度梯度，穿過內(nèi)皮襯里，深入非血管區(qū)域，這一過程稱為趨化作用。因此，中性粒細胞被用作藥物或NPs的“自身宿主”天然載體，用于納米介導治療。利用中性粒細胞運輸NPs的前提是構(gòu)建NP-中性粒細胞復合體，目前有兩種截然不同的策略。第一種是在體外將NPs組裝進中性粒細胞中，第二種是使用NPs在原位（即血液循環(huán)期間）搭便車中性粒細胞。在實際應(yīng)用中，前者由于中性粒細胞壽命短（~7h）、貨物過早細胞內(nèi)降解、成本高、收獲的細胞數(shù)量不足，以及體外污染的風險而降低了細胞存活率。原位搭便車策略更有利于臨床實踐，合理設(shè)計與中性粒細胞高度結(jié)合的納米顆粒非常有必要。有鑒于此，中國科學技術(shù)大學王育才等人提出了一種利用模擬病原體的納米類病原體（NPNs）搭便車循環(huán)中性粒細胞的策略。 1.模擬病原體的概念源于自然界中中性粒細胞對抗入侵病原體（如細菌、真菌和病毒）的方式，眾所周知，中性粒細胞通過識別病原體相關(guān)分子模式（PAMPs）來感知和攝取病原體。通過用細菌分泌的外膜小泡（OMV）包裹NPs，將能夠創(chuàng)造出具有類似病理活動的母菌的納米級模擬物。2. 由于合成的NPNs是不可復制的，與活的或弱化的細菌相比，潛在的毒性問題也可能更少。3. PTT在腫瘤中創(chuàng)造炎癥環(huán)境，產(chǎn)生趨化因子刺激中性粒細胞的產(chǎn)生和激活，并將腫瘤部位告知中性粒細胞。4. 模擬病原體的NPNs通過中性粒細胞上的模式識別受體（PRR）識別NPNs上的PAMPs，從而搭便車循環(huán)中性粒細胞，并能克服生物障礙，主動聚集于腫瘤部位。5. NPNs一旦進入腫瘤組織，在形成NETs的過程中，隨著質(zhì)膜的破壞，NPNs從中性粒細胞中釋放出來，并被腫瘤細胞內(nèi)化，發(fā)揮抗腫瘤作用。
腫瘤組織中的熱產(chǎn)生可以自然地創(chuàng)造一個急性炎癥環(huán)境，使NPNs從血液循環(huán)中招募中性粒細胞。此外，已知PTT由于腫瘤組織中的淺光穿透深度未完全根除微腫瘤而導致腫瘤復發(fā)。因此，開發(fā)綜合治療方法以補充PTT的療效具有重要意義。要點一：中性粒細胞對腫瘤（PTT治療后）的趨化作用溫和的PTT誘導的腫瘤浸潤性中性粒細胞從血液中快速募集。另外，隨著腫瘤大小的增加，腫瘤對中性粒細胞的募集效率降低，這種現(xiàn)象可能是由于近紅外（NIR）對較大腫瘤的組織穿透力不足，此外，較大腫瘤中心的血管充血和閉塞也可能阻礙中性粒細胞的募集。中性粒細胞沿著趨化因子CXCL1和MIP-2的梯度遷移到PTT治療的腫瘤中，與腫瘤和PTT換能器的類型無關(guān)。
圖2. PTT引起腫瘤炎癥微環(huán)境并誘導中性粒細胞浸潤要點二：PTT治療的腫瘤招募過繼轉(zhuǎn)移的中性粒細胞使用過繼轉(zhuǎn)移的中性粒細胞進一步研究了PTT治療腫瘤的中性粒細胞募集情況，結(jié)果證實了PTT誘導的炎癥能夠以一種治療特異性的方式將中性粒細胞招募到腫瘤中。
圖3. PTT創(chuàng)造的腫瘤炎癥微環(huán)境招募過繼轉(zhuǎn)移的中性粒細胞要點三：趨化作用介導的中性粒細胞轉(zhuǎn)運克服藥物遞送中的生物障礙研究了中性粒細胞對腫瘤的趨化作用是否可以通過特異性靶向病變部位和在間質(zhì)中的主動轉(zhuǎn)運來克服某些生物藥物遞送障礙，在擴大的I區(qū)，中性粒細胞在血管中移動較慢，偶爾會粘附在血管壁上，其形態(tài)從橢圓形變?yōu)椴灰?guī)則形狀，在擴大的II區(qū)，中性粒細胞變形為細長的形狀便于它們在小毛細血管中移動，從而使其在整個組織中均勻分布。此外，血管上的中性粒細胞拉長并擠過內(nèi)皮細胞進入間質(zhì)，這在幾分鐘內(nèi)完成。因此，PTT治療的腫瘤中從間質(zhì)基質(zhì)到血液的趨化因子梯度將使中性粒細胞克服傳統(tǒng)藥物輸送中遇到的生物障礙。
模擬病原體的NPNs是否可以特異性地搭便車循環(huán)中性粒細胞？從大腸桿菌（E.coli）中收集OMVs，將OMVs包覆在PEG-b-PLGA膠束NPs上，通過200nm的孔膜重復擠壓制備NPNs，NPNs在生物環(huán)境中是穩(wěn)定的。
圖5. 模擬病原體的NPNs搭便車循環(huán)中性粒細胞將Dio標記的NPs和NPNs靜脈注射到PTT治療的EMT6荷瘤小鼠體內(nèi)。結(jié)果表明，中性粒細胞內(nèi)分布的NPNs較多，血液中主要免疫細胞類型的仔細分析顯示，中性粒細胞內(nèi)化了NPNs總數(shù)的83.4%，而單核細胞、T細胞、B細胞和NK細胞分別內(nèi)化了9.6%、2.6%、3.3%和1.1%。要點二：在PTT治療的腫瘤中，NPNs隨著中性粒細胞的募集而積聚中性粒細胞攝取的NPNs的數(shù)量高于NPs，PTT后中性粒細胞搭便車NPNs的腫瘤靶向能力甚至高于基于EPR效應(yīng)的PEG-b-PLGA NPs，大多數(shù)模擬病原體的NPNs可以被血液中的中性粒細胞攝取，然后隨著中性粒細胞的募集有效地輸送到PTT治療的腫瘤中。要點三：炎癥條件下裝載的貨物從中性粒細胞轉(zhuǎn)移到腫瘤細胞評估在PTT引起的炎癥條件下，裝載的貨物是否可以從中性粒細胞中釋放出來，并轉(zhuǎn)移到腫瘤細胞中。用含有100 nM佛波酯（PMA）的培養(yǎng)基模擬炎癥條件。經(jīng)PMA處理的中性粒細胞顯示明顯的中性粒細胞胞外網(wǎng)狀陷阱（NETs）形成，這表明中性粒細胞質(zhì)膜解體，可能導致封裝的貨物釋放。體內(nèi)實驗進一步證實，在PTT誘導的炎癥條件下，中性粒細胞在NETs形成的驅(qū)動下，釋放被封裝的NPs，然后被EMT6腫瘤細胞內(nèi)吞。
圖6. 腫瘤細胞內(nèi)化中性粒細胞釋放的NPs
PTT聯(lián)合NPNs@Pt的治療效果有多驚人？研究了PTT聯(lián)合中性粒細胞介導的化療對EMT6荷瘤小鼠的抗腫瘤作用，小鼠接受PTT治療后再注射化療劑，與單純的PTT、PTT聯(lián)合順鉑、PTT聯(lián)合NPs@Pt相比，PTT聯(lián)合NPNs@Pt的治療效果最好。聯(lián)合療法優(yōu)越的抗腫瘤治療效果歸功于中性粒細胞介導的藥物遞送。PTT聯(lián)合NPNs@Pt一次治療可顯著抑制腫瘤生長，兩次治療能夠完全根除小鼠腫瘤。
圖7. PTT和NPNs@Pt兩次治療完全根除腫瘤PTT只是適度地延緩了腫瘤的生長。通常情況下，PTT中有限的光穿透導致腫瘤組織內(nèi)熱量分布不均，不能完全根除整個腫瘤，從而導致致命性腫瘤復發(fā)和治療后轉(zhuǎn)移。王育才等人開發(fā)的這種模擬病原體的NPNs系統(tǒng)來原位搭便車循環(huán)中性粒細胞，將PTT和NPNs@Pt聯(lián)合治療，可徹底根除所有治療小鼠的腫瘤。該方法也為改善納米藥物的輸送和腫瘤治療提供了新思路。MinLi, et al. Chemotaxis-driven delivery of nano-pathogenoids for complete eradicationof tumors post-phototherapy, Nat. Commun., 2020.DOI:10.1038/s41467-020-14963-0https://doi.org/10.1038/s41467-020-14963-0
