内容提要
本文介绍了一种肿瘤微环境(TME)激活的NIR-II纳米肿瘤诊断系统(FEAD1)，用于腹腔转移瘤的精确诊断和治疗。FEAD1是通过自组装肽Fmoc-His，Er3+和巯基丙酸功能化的Ag2S量子点(MPA-Ag2SQDs)、化学药物阿霉素(DOX)和近红外吸收剂A1094成纳米粒子制备。在健康组织中，由于Ag2SQDs-A1094相互作用，FEAD1处于NIR-II荧光“关闭”状态，而DOX处于包裹状态。FEAD1递送到肿瘤后，酸性TME通过破坏Fmoc-His和DOX疏水相互作用释放A1094开启Ag2S荧光，同时在肿瘤组织内爆发释放DOX，从而实现精准的肿瘤治疗。
FEAD1通过简单的两步制备。透射电子显微镜(TEM)图像说明了FEAD1在不同pH水溶液中的两种不同的形态。FEAD1出现作为常规球状聚合直径95nm在pH值为7.4，与动态光散射分析结果。FEAD1在pH值为5.5时迅速分解。ζ势分析显示FEAD1具有正的表面电荷特性。由于A1094的吸收光谱与Ag2S量子点的发射光谱存在大量重叠，FEAD1的NIR-II荧光处于“关”状态(猝灭效率超过82%)。FEAD1具有较宽的吸收带，在490nm处达到峰值，证实了DOX的包封率为55%。
为了证明FEAD1在不同pH条件下对细胞的特异性响应，作者采用宽带荧光显微镜(400-1700nm)进行显微荧光成像。研究了人乳腺癌MDAMB-231细胞和正常小鼠成纤维细胞L929细胞FEAD分别在两种不同pH(7.4和5.5)条件下处理3h，然后用Hoechst染色。L929细胞在pH7.4时，细胞质和细胞核的NIR-IIAg2S QD和DOX荧光信号可以忽略不计，说明FEAD1在生理pH条件下具有良好的稳定性。pH7.4下MDA-MB-231癌细胞的NIR-IIAg2S QD和DOX荧光信号较弱，这可能与肿瘤细胞的内吞消化能力显著提高有关。在pH值5.5，明亮NIR-II荧光发生在细胞质中MDAMB-231的癌症细胞。对MDA-MB-231癌细胞内DOX荧光强度的定量显示，pH5.5时FEAD1处理后，信号增强约为pH7.4时的4倍。以上的细胞摄取结果证实FEAD1经历了pH激活的分解，触发了癌细胞的特异性发光和药物向癌细胞的爆发性释放。FEAD1孵育的MDAMB-231细胞在pH5.5时的活力明显低于pH7.4时。通过流式细胞术定量分析了上述毒性实验的结果，表明FEAD1处理MDA-MB-231癌细胞的晚期凋亡率是浓度和pH依赖性的。在pH7.4条件下，L929细胞几乎没有检测到细胞凋亡。
利用表达萤火虫荧光素酶报告基因(Luc-MDA-MB-231)的MDA-MB-231细胞建立IP肿瘤模型，为肿瘤定位提供内源性标记物。将可激活的纳米肿瘤系统FEAD1腹腔注射到荷瘤动物体内，在体内实时进行NIR-II成像，监测FEAD1在体内的行为。由于FEAD1是在生理pH条件下猝灭的，因此在小鼠腹腔注射后几乎没有检测到NIR-II荧光信号。荧光信号在注射后5分钟开始出现，并随着时间的推移逐渐增加，在注射后2小时达到最大值。NIR-II荧光信号与我们观察到生物发光信号，提示FEAD1能够高度特异地敏感性照亮腹膜转移肿瘤结节。随后，NIR-II荧光信号在较长时间内保持稳定。在NIR-II荧光的引导下，转移性结节可以清晰地轮廓和切除。标准的H&E染色证实切除的结节包含肿瘤组织。FEAD1引导下切除的肿瘤荧光共定位图像显示，核密度显著增加的肿瘤组织从NIR-IIAg2S QD和DOX产生强烈的荧光信号，而从健康组织发出的荧光可以忽略。结果表明FEAD1可以精确定位于肿瘤组织，确保给药是针对腹膜转移的。
将LucMDA-MB-231细胞移植到裸鼠腹膜转移模型中，评估FEAD1的体内抗肿瘤疗效。在体外实验结果和药物释放动力学的指导下，将FEAD1给予小鼠，每周3次，连续2周，PBS组、游离DOX组和FEA1组作为对照组，在一系列时间点用生物发光成像(BLI)监测腹部肿瘤的生长情况。通过生物荧光信号获得的定量数据表明，与PBS、游离DOX和FEA1相比，FEAD1对肿瘤生长具有更强的抑制作用。因此，FEAD1组(3.5 mg kg?1阿霉素)显著改善。PBS组和FEA1组小鼠体像显示肿瘤负荷增加导致腹膜后大量积水，表现为腹部增大。另外，将不同处理后荷瘤小鼠的肿瘤组织切片，采用原位末端脱氧核苷酸转移酶(dUTP)末端标记法(TUNEL)分析。FEAD1处理的肿瘤比游离DOX、FEA1或PBS处理的肿瘤具有更显著的凋亡信号，与体外细胞毒性数据相一致，这种可激活策略大大提高了FEAD1的肿瘤致死能力。为探讨FEAD1增强腹腔转移瘤的抗肿瘤作用机制，采用荧光显微镜观察MDA-MB-231肿瘤内药物的分布。注射后48h，肿瘤组织中均观察到较强的NIR-II和DOX荧光发射，在整个组织中分布均匀。表明FEAD1在到达TME后得到了有效的分解，进而实现了对肿瘤深部组织的高效渗透。FEA1组肿瘤边缘NIR-II荧光信号非常微弱。由于其代谢速度快，游离DOX组在肿瘤部位显示微弱的荧光信号，证实了FEAD1在健康组织中处于隐身模式，而在肿瘤部位进行爆发性释放，从而提高了治疗效率。
结论
作者构建了一个可激活的多组分协调自组装纳米肿瘤系统，用于腹膜转移的精确诊断和治疗。FEAD1作为酸响应的咪唑基团和DOX，在酸性TME条件下可快速降解。在酸性TME条件下保持隐身模式健康的组织，产生超灵敏的检测和有效的治疗与最小的副作用。这种可激活的纳米系统还具有胶体稳定性和光学稳定性合理、载药效率高、生物相容性好等显著优点。这些优点使这种新型的可激活NIR-II纳米肿瘤系统具有很大的临床应用潜力。
参考文献
Tumor Microenvironment-Activated NIR-IINanotheranostic System for Precise Diagnosis and Treatment of PeritonealMetastasis，Sisi Ling, Xiaohu Yang,Chunyan Li,* Yejun Zhang, Hongchao Yang, Guangcun Chen, Qiangbin Wang*， Angew. Chem. Int. Ed. 2020,59, 7219–7223.https://doi.org/10. 1002/anie.202000947.
