华东师范大学闫志强课题组《Advanced Materials》：纳米工程化的中性粒细胞作为细胞声敏剂用于肿瘤的可视化声动力治疗

免疫细胞在人类疾病的发生、发展和治疗中起着重要作用。中性粒细胞作为人类血液中最丰富的白细胞，可以迅速募集到炎症部位抵御病原体入侵。然而，对于肿瘤治疗，仅仅依靠免疫细胞自身的功能无法应对复杂的肿瘤环境，很难治愈它们。因此，针对免疫细胞在肿瘤治疗中遇到的障碍，有针对性地赋予其新的功能以获得多功能免疫细胞药物，可能是肿瘤治疗的有效手段。

近日，华东师范大学化学与分子工程学院上海分子治疗与新药创制工程技术研究中心闫志强课题组报道了一项纳米工程化中性粒细胞作为细胞声敏剂用于恶性肿瘤的可视化声动力治疗研究。研究首次通过使用纳米工程的方法将脂质体与中性粒细胞结合，制备具有声学功能的载氧声敏剂细胞Acouscyte/O2，用于癌症的可视化诊断和治疗。相关工作以“Nanoengineered neutrophils as cellular sonosensitizer for visual sonodynamic therapy of malignant tumors”为题发表在Advanced Materials。

图1. Acouscyte/O2的制备及声动力治疗原理图

实验首先通过脂质体膜包载声敏剂替莫泊芬，同时于水相中负载人血清白蛋白/全氟化碳，得到L/HPT；其次，再将由cRGD修饰的负电荷脂质膜对L/HPT再次进行包裹，得到了多层脂质体C-ML/HPT，然后氧气被填充进入脂质体形成C-ML/HPT/O2。C-ML/HPT/O2具有优越的稳定性，可有效防止全氟化碳中O2泄露，并且提高了声敏剂替莫泊芬的生物相容性。（图2）

图2. C-ML/HPT/O2的制备及表征

研究进一步通过将C-ML/HPT/O2与中性粒细胞进行孵育，得到Acouscyte/O2细胞药物。实验表明Acouscyte/O2维持了中性粒细胞的生理功能和形态，能够积极响应炎症刺激并向炎症部位定向迁移；同时在炎症因子PMA的作用下触发中性粒细胞分解，从而释放C-ML/HPT/O2纳米药物。（图3）

图3. Acouscyte/O2的制备及表征

同时，实验利用替莫泊芬在特殊波长激发下产生红色荧光从而实现实时荧光成像特点，证明了Acouscyte/O2一方面可以通过肿瘤炎症因子主动靶向肿瘤组织；另一方面在超声后放大炎症信号，进而招募更多的细胞药物靶向并蓄积于肿瘤部位；此外，实验也表明Acouscyte/O2可以通过全氟化碳的相变性质很好地实现肿瘤超声成像作用。（图4）

图4. Acouscyte/O2于荷瘤小鼠模型中的体内荧光和超声成像

综上，作者通过使用纳米工程方法，赋予了中性粒细胞携氧、成像和声动力治疗等新功能，开发了一种新型多级靶向肿瘤的中性粒细胞声敏剂。Acouscyte/O2不仅可以选择性地积聚在肿瘤中，而且在超声刺激下表现出周期性增强的炎症靶向和肿瘤抑制作用。此外，Acouscyte/O2中的声敏剂替莫泊芬和PFC分别具有红色荧光和超声相变特性，可用于肿瘤的实时荧光成像和超声成像。Acouscyte/O2联合超声治疗作为一种新型声动力治疗的细胞药物平台，在恶性肿瘤的多模式成像和治疗中具有良好的应用前景。

论文的第一作者为华东师范大学博士后孙磊，共同第一作者为博士生周靖娥、科研助理罗腾硕，通讯作者为闫志强副研究员。

论文信息

Sun, L., Zhou, J.-e., Luo, T., Wang, J., Kang, L., Wang, Y., Luo, S., Wang, Z., Zhou, Z., Zhu, J., Yu, J., Yu, L., Yan, Z., Nanoengineered Neutrophils as a Cellular Sonosensitizer for Visual Sonodynamic Therapy of Malignant Tumors. Adv. Mater. 2022, 2109969. https://doi.org/10.1002/adma.202109969