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Nat Commun | 复旦大学占昌友团队揭示了 Kupffer细胞在聚乙二醇化脂质体治疗药物肝内转运中的关键作用

iNature  · 公众号  ·  · 2024-07-23 09:18

正文


iNature

大多数纳米药物的器官分布主要集中在肝内。然而,不明确的肝内命运在很大程度上阻碍了对其体内性能的调节。

2024年7月20日,复旦大学占昌友及Jiang Kuan共同通讯在 Nature Communications 在线发表题为 Kupffer cells determine intrahepatic traffic of PEGylated liposomal doxorubicin 的研究论文,该研究 揭示了 Kupffer 细胞在聚乙二醇化脂质体治疗药物肝内转运中的关键作用,并定量描述了肝内转运/分布/消除过程,为指导纳米药物的进一步发展提供了重要信息。

研究聚乙二醇脂质体阿霉素被用来阐明脂质体和负载在雄性小鼠肝内的命运。Kupffer细胞开始并主导阿霉素脂质体的肝内捕获,随后将释放的阿霉素递送到肝细胞,沿肝小叶门-中轴呈带状分布。增加 Kupffer 细胞捕获促进阿霉素在肝细胞中的积累,揭示了 Kupffer 细胞捕获-有效载荷释放-肝细胞积累模式。相反,游离的阿霉素被 Kupffer 细胞忽略,直接通过有孔的肝窦内皮快速进入肝细胞。 与游离阿霉素相比,由于额外的捕获-释放过程,脂质体阿霉素表现出持续的代谢/排泄。

近年来,脂质纳米载体被广泛应用于小分子和生物大分子的递送。 从Doxil®到COVID-19 mRNA疫苗,全球已上市的脂质纳米药物有近30种。虽然脂质纳米载体历史悠久,但临床上仍主要局限于聚乙二醇脂质体(sLip),其历史可追溯到上个世纪。对于创新的基于脂质的纳米载体,如旨在改善药物释放的热响应性脂质体,或表面功能化的纳米载体,如主动靶向脂质体或胶束,仍然没有成功的临床转化。 新一代脂质纳米载体临床转化的困难主要在于其体内命运的不明确,这在很大程度上阻碍了其体外合理设计和体内有效调控。

考虑到纳米颗粒在血液循环中的广泛特性,静脉注射是纳米药物在临床和实验室研究中的首选递送途径。 然而,从体循环到病变部位,这些纳米颗粒会受到很多影响,包括血浆蛋白吸附、血管外渗、单核吞噬细胞系统(MPS)内吞、穿透不同屏障和细胞内药物释放,通常会导致不可预测的体内性能,特别是生物利用度降低和免疫反应意外。 对于专为提高肿瘤药物利用率而设计的热响应型脂质体阿霉素(ThermoDox®),在与射频消融(RFA)联合治疗肝细胞癌的初期III期临床试验中,与单独射频消融相比,效果甚微。

肝内聚乙二醇脂质体分布(图源自 Nature Communications

叶酸(Folic acid, FA)是叶酸受体-α的典型靶向配体,已被修饰在多种纳米载体上用于肿瘤靶向药物递送,但在体内的效果仍不理想。 最近有报道称,FA修饰的脂质体会在体内诱导大量天然IgM吸附在表面,剥夺受体识别能力,加速血液清除,最终在肿瘤中的分布受损程度甚至比未修饰的脂质体更小。 总之,设计良好的纳米载体在体内会与各种生物分子/细胞相互作用,并由于复杂的调控作用而表现出不可控的性能,因此,深入了解纳米载体在体内的命运对于未来的发展是必不可少的。

静脉注射纳米载体的肝内配置的重要性已被广泛接受,因为30%至99%的注射纳米载体会在肝脏中积累,这可能是药物在靶向部位分布、肝细胞代谢负担甚至肝毒性的决定因素。 肝脏是一个重要的免疫和代谢器官,富含MPS细胞,负责清除血液中的外来物质(例如,注射的纳米颗粒)。在肝脏的细胞组成中,肝细胞(HC)占60%以上,其次是肝窦内皮细胞(LSEC, 10-20%)、 Kupffer 细胞(KC,约5%)、淋巴细胞等,定义为非实质细胞(NPC)。尽管在不可降解的无机纳米颗粒方面取得了一些进展,但脂质纳米载体的肝内行为仍然不清楚,这主要是由于纳米载体和被封装药物的肝内可降解性。 研究定量研究聚乙二醇化脂质体阿霉素(sLip/Dox)的肝内转运,详细探讨细胞内转运、代谢和排泄,特别是了解脂质体构成对负载肝内命运的影响。

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参考消息:
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50568-7

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