Integrated platform of oxygen self-enriched nanovesicles: SP94 peptide-directed chemo/sonodynamic therapy for liver cancer

自富氧納米囊泡集成平臺SP94肽導向的肝癌化療聲動力療法

來源：European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 179 (2022) 206–220

 

一、摘要概述

 

本研究開發了一種負載SP94肽的氧自富集納米囊泡（ICG-DOX NPs/PFH@SP94-Lip），通過整合化療（阿霉素DOX）、聲動力治療（SDT，聲敏劑ICG）和缺氧緩解（攜氧劑PFH）三重策略治療肝癌。核心發現：

 

靶向性：SP94肽顯著增強納米囊泡對肝癌細胞（HepG2）的靶向性（攝取率↑77%，圖5B）。

 

攜氧能力：PFH提升腫瘤組織氧濃度（Unisense電極證實↑1.8倍，圖3F），增強SDT療效。

 

 

協同治療：超聲（US）觸發下，化療-SDT聯合使腫瘤體積抑制率達90.52%（圖10B）。

 

 

安全性：納米囊泡無顯著溶血效應（圖4C），且對正常肝細胞（L-02）毒性低。

 

 

意義：為克服肝癌治療中靶向性差與腫瘤缺氧難題提供一體化解決方案。

 

二、研究目的

 

解決靶向難題：利用SP94肽特異性靶向肝癌細胞（HepG2），減少對正常肝細胞（L-02）的損傷。

 

緩解腫瘤缺氧：通過PFH攜氧改善腫瘤微環境，增強聲動力療法（SDT）的ROS生成效率。

 

協同增效：整合化療（DOX）與SDT（ICG+US），實現多機制協同抗腫瘤。

 

三、研究思路

 

采用 “納米載體構建→體外驗證→體內療效評價”策略：

 

材料制備（圖1）：

 

 

ICG-DOX NPs：通過自組裝形成納米粒（粒徑77nm，圖2A）。

 

 

PFH@SP94-Lip：薄膜分散法制備SP94肽修飾的脂質體，包裹PFH（圖3B）。

 

復合納米囊泡：將ICG-DOX NPs裝載至PFH@SP94-Lip中（粒徑234nm，表1）。

 

 

體外驗證：

 

靶向性：流式細胞術（圖5）和活細胞成像（圖6）驗證SP94增強肝癌細胞攝取。

 

ROS生成：DPBF探針檢測超聲觸發下ROS水平（圖4D）。

 

細胞毒性：MTT法評估聯合治療對HepG2細胞的殺傷（圖7A）。

 

 

體內評價：

 

靶向分布：近紅外成像示蹤腫瘤富集（圖9）。

 

 

 

抑瘤效果：監測腫瘤體積/重量變化（圖10），HE染色評估組織損傷（圖11）。

 

 

 

四、關鍵數據及其研究意義

1. 靶向性與細胞攝取（圖5-6）

 

數據來源：圖5（流式細胞術）、圖6（活細胞成像）。

 

結果：

 

SP94修飾組在HepG2細胞的熒光強度是非靶向組的1.77倍（圖5B）。

 

L-02細胞攝取量顯著低于HepG2（圖6A-B），證實靶向特異性。

 

意義：SP94肽通過受體介導內吞增強肝癌細胞特異性遞送，減少脫靶毒性。

 

2. 攜氧能力與ROS生成（圖3F, 4D）

 

數據來源：圖3F（Unisense電極）、圖4D（DPBF探針）。

 

結果：

 

PFH負載使溶解氧濃度↑80%（圖3F）。

 

超聲觸發后，含PFH組DPBF降解率↑30%（圖4D），表明ROS生成增強。

 

意義：PFH緩解腫瘤缺氧，顯著提升SDT療效。

 

3. 體內抑瘤效果（圖10）

 

數據來源：圖10B（腫瘤體積）、圖10D（腫瘤重量）。

 

結果：

 

ICG-DOX NPs/PFH@SP94-Lip + US組腫瘤體積抑制率90.52%（vs. PBS組）。

 

聯合治療組腫瘤重量僅為對照組的9.48%（圖10D）。

 

意義：化療-SDT-PFH攜氧三聯策略實現高效抑瘤，且體重穩定（圖10C），提示安全性。

 

4. 機制驗證（圖7-8）

 

數據來源：圖7（ROS檢測）、圖8（細胞凋亡）。

 

 

結果：

 

聯合治療組細胞內ROS水平↑2.5倍（圖7B-C）。

 

凋亡率↑18.65%（圖8B），顯著高于單藥治療。

 

意義：SDT與化療通過ROS爆發和DNA損傷協同誘導腫瘤細胞凋亡。

 

五、結論

 

靶向遞送：SP94肽修飾使納米囊泡在肝癌組織富集效率提升1.77倍。

 

缺氧調控：PFH通過攜氧改善腫瘤微環境，增強SDT療效（ROS↑30%）。

 

協同機制：化療-SDT聯合通過ROS爆發和DNA損傷雙重通路誘導凋亡。

 

治療優勢：體內抑瘤率超90%，且無顯著系統性毒性（HE染色證實，圖11）。

 

六、丹麥Unisense電極數據的詳細解讀

1. 技術原理與實驗設計

 

檢測機制：

 

Unisense O?微電極基于安培法，實時監測溶解氧濃度（方法2.9）。

 

校準：氧飽和PBS標準曲線（38°C）。

 

實驗場景：

 

對比ICG-DOX NPs@SP94-Lip（無PFH）與ICG-DOX NPs/PFH@SP94-Lip（含PFH）的溶解氧差異（圖3F）。

 

2. 關鍵結果與意義

 

數據來源：圖3F（柱狀圖）。

 

結果：

 

含PFH組氧濃度達158 μM，顯著高于無PFH組（88 μM）和水對照組（85 μM）（p<0.05）。

 

意義：

 

定量驗證攜氧能力：直接證實PFH可提升溶液氧濃度80%，為改善腫瘤缺氧提供實驗依據。

 

支撐SDT增效機制：缺氧是SDT療效的主要限制因素，PFH的氧補充使ROS生成效率提升30%（圖4D），為聯合治療奠定基礎。

 

技術優勢：相比間接檢測法（如熒光探針），Unisense電極提供實時、定量的氧濃度數據，避免離體檢測誤差。

 

3. 研究價值與局限

 

價值：

 

首次在納米藥物體系中直接量化PFH的攜氧能力，為“缺氧緩解型SDT”提供關鍵證據。

 

數據與體內療效吻合（抑瘤率90.52%），證實氧濃度與療效的正相關性。

 

局限：

 

僅檢測溶液氧濃度，未實現活體腫瘤組織實時監測（需開發植入式微電極）。

 

未探索PFH釋氧動力學（如緩釋時長），需結合時間分辨監測優化設計。

 

總結：Unisense電極數據定量證實PFH的攜氧功能，為納米囊泡克服腫瘤缺氧、增強SDT療效提供核心支撐。結合SP94靶向與化療-SDT協同，該體系為肝癌治療提供新范式。