2022.02.24 张婷婷分享“中性粒细胞来源的外泌体（N-Ex）和纳米囊泡（NNV）用于靶向药物递送”的故事

大家好，今天给大家分享的文章是由江苏大学医学院张徐团队等在2022年1月12日发表在Science 子刊 Science Advances上的一篇文章，这篇文章主要开发了一种简单高效的工程化中性粒细胞来源的外泌体（N-Ex）和中性粒细胞来源的纳米囊泡（NNV），可以作为一种肿瘤治疗的药物递送载体。

中性粒细胞（Neutrophils）是人体循环中最丰富的先天免疫细胞，是抵御感染的第一道防线。可以通过对肿瘤细胞的直接细胞毒性作用、抗体依赖性细胞毒作用和募集其他抗肿瘤效应细胞来消除恶性肿瘤细胞。此外，中性粒细胞可以通过细胞凋亡促进肿瘤细胞死亡。因此，更好地了解中性粒细胞的抗肿瘤活性可能为癌症治疗提供新的方法。

外泌体是细胞分泌产生的一种囊泡，在细胞间的通讯发挥着重要的作用。来自免疫细胞的外泌体具有与其产生细胞相似的抗肿瘤活性，之前也有研究使用中性粒细胞来源的外泌体（N-Ex）来治疗关节炎和败血症。然而N-Ex在癌症治疗中的作用尚未得到充分探索，这主要是由于中性粒细胞半衰期短，且其外泌体产量低。

首先，作者从健康受试者外周血中分离提取得到了中性粒细胞，在无外泌体的培养基中培养，最后通过超速离心得到中性粒细胞分泌的外泌体，并对其进行一系列的外泌体理化性质的表征，以此来验证外泌体的提取成功。

随后，作者分别在正常细胞和肿瘤细胞中验证了该外泌体的对细胞的杀伤作用，最终选取了对正常细胞毒副作用较小而对肿瘤细胞有很好杀伤作用的浓度，40μg/ml作为外泌体处理细胞的浓度。并通过克隆形成、流式细胞术测细胞凋亡、JC-1等体外细胞实验验证了N-Ex对于肿瘤细胞的杀伤作用及其机制，发现其主要通过引起细胞凋亡最终导致细胞死亡。

在体外细胞实验得到验证后，作者随后对N-Ex在体内的效果也进行了实验验证，可以看到N-Ex处理的小鼠肿瘤体积有明显减小，但是同时其在肝、脾等主要组织也有明显富集，表明N-Ex对于肿瘤部位没有很好地靶向性，这在肿瘤给药的应用中有很大的限制。

随后，作者在N-Ex表面修饰转铁蛋白受体（TfR），并在超顺磁氧化铁纳米粒子（SPION）上通过酰胺键连接转铁蛋白，最终通过转铁蛋白与其受体的相互作用力可以达到不依赖超速离心而快速从培养基中提取外泌体的结果，并以此使N-Ex具有对肿瘤部位的双重靶向性。

在随后的体外细胞实验中，通过克隆形成、流式细胞术、JC-1、western blot 等结果表明，在加有外加磁场后，SPION修饰的N-Ex对于肿瘤细胞的杀伤作用最为明显。

同样在小鼠体内，通过抑瘤实验结果可以明显得出和体外实验同样的结果，在加有外加磁场的SPION修饰的N-Ex处理的小鼠肿瘤体积最小，甚至优于临床用药5-Fu。在Ki-67以及TUNEL实验中同样可以相同结果。实验进行到这一步就可以表明SPION修饰的N-Ex可以表现出很好的抑制肿瘤效果，那么它能否作为一种高效的靶向肿瘤的药物递送载体呢？

作者随后从中性粒细胞培养基中提取出中性粒细胞来源的纳米囊泡，通过物理挤压法将阿霉素（DOX）装载进去，与SPION修饰的N-Ex进行混合制备得到纳米粒子，并对其理化性质进行一系列表征。

同时，作者在体内及体外通过一系列实验验证得到的结果表明，在加有外加磁场时，该纳米粒子能够很好地达到抑制肿瘤的效果，通过这种策略，超顺磁性氧化铁纳米粒子（SPIONs）修饰、装载多柔比星的NNV实现了双重治疗效果（化疗药物多柔比星和NNV本身），几乎完全消除了小鼠的肿瘤生长。