納米顆粒體內靶向遞送多參數考慮解決方案

更新時間：2025-05-15 點擊次數：425次

體內靶向藥物遞送是一個復雜的挑戰，涉及生物體、器官/組織和個別細胞水平的多個障礙。非病毒的脂質或聚合物載體可以提高治療分子的遞送效率。在核酸遞送的背景下，雖然非病毒載體在有效包裹貨物、保護遞送物免受核酸酶降解以及穿越細胞膜方面可以發揮作用，但主要挑戰還是在于能否在靶組織而非非靶組織中實現足夠的積累，因為非靶組織的積累可能導致副作用。標準的治療開發流程中，候選載體通常是在細胞培養研究中確定的，但這些研究往往無法預測當這些藥物施用到動物身上時會發生什么。

關于封裝核酸的聚合物載體的多數研究采用局部給藥，除非肝臟組織是疾病靶標。局部或隔室給藥方法——如通過鼻用或者氣管內滴注到肺部或眼內給藥——可以繞過全身清除機制。然而，局部給藥并不適合治療原位腫瘤、內臟器官和影響多個器官系統的疾病。此外，它可能無法接觸到組織內與疾病相關的細胞類型。靜脈內（IV）給藥理論上可以提供載體到達幾乎任何體內組織的機會。但存在障礙；對顆粒載體進行IV給藥的最可怕障礙是被單核吞噬細胞系統（MPS）清除（有時也稱為網狀內皮系統（RES））——即載體被主要存在于肝臟和脾臟的血管內吞噬細胞攝取。吞噬細胞的清除作用減少了循環中可用的載體劑量，并限制了在目標組織中的可能積累。為了克服這一障礙，載體可以設計與特定組織（組織嗜好性）具有強親和力，以便于它們在被吞噬細胞清除之前更快地在該組織中積累。其他能夠避開吞噬細胞清除或延長循環時間的載體則允許在感興趣區域中有更多的積累機會。理解影響體內給藥載體行為的特征對于未來載體設計的進步至關重要。荷蘭Liposoma的單核巨噬細胞清除劑氯膦酸鹽脂質體ClodronateLiposomes通過尾靜脈注射，可以清除至少90%以上的F4/80陽性巨噬細胞，常常被用來作為陽性對照，用來評價被修飾或者改造的納米顆粒的逃逸性和靶向性。

如圖，尾靜脈注射熒光脂質體Dil-Liposomes（貨號I-005，Liposoma），24h后，熒光脂質體被F4/80陽性巨噬細胞吞噬。或者注射脂肪乳劑，用占位或者飽和吞噬能力的策略。以減少RES的清除能力影響了循環半衰期，并增強了生物分布超出肝臟和脾臟的效果，同時我們的模型結果確認巨噬細胞吞噬在控制生物分布中的重要性，因此接下來我們希望確定預先給藥以故意減少或占用肝臟和脾臟中的巨噬細胞是否會產生類似的效果（圖5a）。其他研究者已經描述了使用各種納米顆粒系統的誘餌策略，這些策略包括預先給藥脂質乳劑或未負載的聚合物納米顆粒，以及通過給藥抗紅細胞抗體用紅細胞（RBCs）飽和RES細胞。先前的報道單獨描述了這些工具的使用，但從未比較過其有效性。在這里，我們直接比較了替代誘餌策略，以評估它們調節同一納米顆粒群體的血液濃度和生物分布的能力。由于約230 nm的PACE納米顆粒在沒有干預的情況下主要在肝臟和脾臟中積累，我們測試了先前靜脈給藥的乳脂（20%乳劑）、由聚（乳酸-共-乙醇酸）（PLGA）組成的空白納米顆粒或抗紅細胞抗體是否影響PACE納米顆粒的血液濃度和生物分布。我們將這些效果與接受氯膦酸鹽脂質體的小鼠（作為陽性對照）的納米顆粒進行了比較，因為這些小鼠的巨噬細胞群體在短時間內被減少。抗紅細胞抗體在PACE納米顆粒給藥前12小時給藥，而乳脂、空白的PLGA納米顆粒和氯膦酸鹽脂質體在PACE納米顆粒給藥前24小時給藥（圖5b）。氯膦酸鹽脂質體對血液濃度和生物分布的影響最為顯著（圖5c-k），導致肺部納米顆粒積累最高。這些動物在心臟、腎臟和骨髓中的納米顆粒攝取也較PACE納米顆粒對照組有所增加。令人驚訝的是，與單獨使用PACE納米顆粒相比，使用脂質體和無效PLGA納米顆粒預處理均降低了循環半衰期（圖5c）。然而，這兩種誘餌卻調節了生物分布（圖5d-f, i），增加了心臟、肺和脾臟的攝取。氯膦酸鹽脂質體、脂質體和無效PLGA納米顆粒在肝臟中的熒光信號均高于單獨的PACE納米顆粒（圖6）。對肝臟細胞類型的流式細胞儀分析顯示，誘餌處理使F4/80巨噬細胞幾乎占據，并在其他細胞類型（如CD31內皮細胞）中提高了攝取（圖5g, j）。這些結果支持了Kupffer細胞在肝臟中的占據促進其他細胞和組織類型攝取的假設。具有生物分布特征的誘餌是抗紅細胞抗體。雖然這一組展示了更廣泛的生物分布，類似于其他誘餌，但主要的PACE納米顆粒積累發生在脾臟，而在肝臟的積累顯著減少（圖5e）。