生物可降解的微藻载体实现可视化乳腺癌肺转移的靶向递药

5月22日，Small在线发表了浙江大学医学院附属第二医院/转化医学研究院周民研究员团队的最新研究，报道了螺旋藻（S.platensis）可以用作天然载体来构建载药系统，用于靶向递送和荧光成像引导的化学疗法治疗乳腺癌的肺转移。作者仅通过一个简单的步骤就可以将化疗药物阿霉素（DOX）负载到螺旋藻（SP）中，从而制备出DOX加载的SP（SP @ DOX），该药物具有超高的药物加载效率和PH响应药物缓释作用。丰富的叶绿素赋予SP @ DOX出色的荧光成像能力，可用于体内无创跟踪和实时监测。而且，微米级尺寸和螺旋形SP载体使所制备的SP @ DOX能够被动地靶向肺部，并显著增强了对4T1乳腺癌肺转移的治疗功效。最后，未递送的载体可以通过肾脏清除而被生物降解而没有明显的毒性。此处描述的SP @ DOX提出了一种新颖的生物混合策略，用于靶向药物递送和有效治疗癌症转移。

癌症转移是导致乳腺癌高死亡率的主要原因，表现为乳腺癌细胞从原发性肿瘤侵入远处的器官，例如肺，肝，骨和脑。转移性乳腺癌在很大程度上是无法治愈的，其五年生存率仅为20％左右。60％至70％的乳腺癌死亡是在肺部转移。临床上，手术后转移性乳腺癌的全身治疗仍主要依靠化疗。然而，这种治疗方法的有效性受到药物递送效率差的限制，在这种情况下，许多现有的治疗药物无法到达转移性病变并无法充分发挥作用。为了提高抗癌药物的靶向潜力，通常需要优化载药纳米颗粒的尺寸控制和表面修饰，以延长其保留时间和靶向效率。然而，传统纳米制剂在体内受到多种限制，例如高生产成本、技术挑战和体内代谢不良。因此，迫切需要找到一种可行，实用和生物安全的策略靶向转移部位并有效地递送药物。在这种情况下，存在利用生物可降解的微藻递送系统进行癌症转移治疗的巨大机会。其中作者感兴趣的钝顶螺旋藻（S. platensis）含有许多可注射的治疗成分，例如藻蓝蛋白，类胡萝卜素和多糖。更重要的是，作者发现钝顶螺旋藻在生理环境中降解，说明其在生物医学应用中具有安全性。表面带负电荷的螺旋藻提供了通过静电吸附装载带正电荷的小分子药物的机会。此外，螺旋藻细胞膜上连续的水通道和连接孔（14-16 nm）允许小分子进入细胞膜，例如异硫氰酸荧光素，据文献报道其具有较高的加载效率。此外， 螺旋藻中固有的叶绿素具有荧光特性，无需任何额外的荧光标记就可以在体内进行无创追踪。微藻的最新研究进展已经证明了其在药物装载，靶向递送和荧光成像方面的巨大生物医学潜力。尽管取得了一些进步，但是其体内应用仍处于起步阶段。

对于微藻载药的研究大多数是在体外进行的，只有少数集中在体内成像研究上，特别是在治疗癌症转移方面尚未见报道。作者报道的微米级载药螺旋藻可以很容易地被肺毛细血管捕获而被动地靶向肺部，其螺旋结构具有灵活的运动和旋转能力，将有助于复杂环境中的靶向递送。所有这些令人着迷的特性使螺旋藻成为理想的载药微载体，可用于肺转移的靶向递送和图像引导治疗。本文中，作者构建了一种基于螺旋藻的生物杂交策略，用于肺癌靶向转移和荧光成像引导化学疗法治疗乳腺癌的肺转移。

未修饰的螺旋藻细胞在适当的激发下自发显示强红色荧光信号，表明螺旋藻中固有叶绿素的自发荧光特性。作者用RF-6000荧光分光光度计在552 nm激发下进一步检查水中螺旋藻的荧光发射光谱。如先前报道，它在约660 nm处显示出强发射峰，该荧光强度主要由螺旋藻中的叶绿素贡献。通过同时利用带负电的螺旋藻和带正电的DOX分子之间的非共价静电相互作用以及螺旋藻膜上的通道来进行载药过程，而不会影响自然形态。为了制造SP @ DOX，将10 mL系列浓度的DOX（62.5、125、250、500、1000和2000 µg/mL）添加到10 mL 螺旋藻悬浮液（50 µg mL-1）中，搅拌12小时。通过离心收集制得的SP @ DOX。使用紫外-可见光谱和荧光光谱检测计算出不同药物/载体比率的药物装载效率和包封效率。在所选定的DOX浓度下，螺旋藻的载药量可超过85％，与以前对微/纳米载体的研究相比，其载药量更高。作者进一步评估了加载药物2、4、6、12、24和48小时后对螺旋藻的影响。剩余DOX的红色信号和吸光度从2到12 h稳定下降。在24和48小时发现了螺旋藻的特征吸收峰，表明生物结构遭到破坏。在12小时之前，包封效率随载药时间的延长而增加，此后螺旋藻结构可能受到破坏，导致包封效率低，这表明螺旋藻的最佳载药时间窗为12小时。

SP @ DOX的制造过程很容易，只需一步即可完成，其载药效率极高，并适合大规模生产。作者制备的SP @ DOX具有较好的肺部蓄积和PH响应的药物持续释放，从而显著增强化疗药物在肺转移中的治疗效果和保留时间。此外，SP @ DOX在双峰荧光成像上显示出出色的性能，可在体内进行无创跟踪和实时监测。最后，SP @ DOX在生理环境中表现出生物可降解性，并且可以通过体内肾脏清除而转化为无毒的叶绿素，从而确保了其体内应用的安全性。

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