01研究背景
恶性结肠癌（CRC）在临床领域通常采用手术切除-化疗联合的疗法，但往往难以取得好的成效。由于恶性结肠癌其肿瘤微环境中具有很多肿瘤支持型生长因子如VEGFs，PDGFs，间质金属蛋白酶（MMPs）等，它们能够促进癌细胞存活、致病性血管生成和细胞外基质沉积，使得传统化疗药物难以发挥作用。另一方面，结肠癌的出现往往伴随着慢性炎症，炎症使得肿瘤微环境中产生过量的炎性细胞因子，包括白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和IL-6，这些炎性细胞因子也会阻碍药物的靶向治疗。最近，开发出了针对血管内皮生长因子(VEGF)/VEGF受体(VEGFR)轴生物制剂，瑞戈非尼(RG)。瑞戈非尼作为一种多激酶抑制剂，其靶标涉及与血管发生和肿瘤发生的众多激酶。此外，据报道，RG通过免疫球蛋白和表皮生长因子同源域2(TIE2)信号阻断酪氨酸激酶，可以显著减少CRC中肿瘤相关巨噬细胞(TAM)的浸润，有助于完全抑制转移。但由于RG有较差的药理学特性，如溶解度、通透性、循环和分布方面的问题会导致很多副作用，不利于临床治疗。作为大环类化合物之一，环糊精（CD）不仅具有独特的分子器件特性，其疏水内腔让其有包载疏水客体的可能。同时，环糊精具有特殊的生物学效应，其通过介导巨噬细胞代谢调控炎性反应。因此，将环糊精理化特性和生物学特性有机结合，参与生/病理调控并辅助药物治疗，对于深入研究载体材料生物学效应、设计药物-载体协同增效型纳米药物具有重要意义。02课题设计思路
因此，汤谷平教授课题组设计了一种基于环糊精-瑞戈非尼形成的非共价主客体分子模块。同时，为了赋予环糊精更好的CRC靶向能力，γ-CD用甘露糖进行修饰，产生一个功能化的主体分子甘露糖-γ-CD(M-γ-CD)。基于疏水作用力，M-γ-CD将RG封装在其腔内，形成主客体分子RGM-γ-CD。形成分子模块后，RGM-γ-CD表现出更高阶的自主装能力，形成有通道结构的纳米粒子（Channel-typeNanoparticles，CNPs）。CNPs独特的纳米孔道结构能够降低胃酸对药物活性成分的破坏，在肠环境中进行逐级解组装，发挥药物缓释作用，极大提高瑞戈非尼的肠部位富集，能够同时增强环糊精的抗炎性以及瑞戈非尼对于肿瘤细胞的杀伤及对于微环境的调控作用（图1）。图1瑞戈非尼甘露糖-γ-环糊精通道型纳米颗粒（简称RGM-γ-CDCNP）及其协同CRC治疗机制。RGM-γ-CD通过增强瑞戈非尼的激酶抑制和发挥环糊精的生物功能来抑制肿瘤细胞生存、病变血管生成，减弱炎症和抑制肿瘤相关巨噬细胞的激活。03实验结果分析
随后，团队又进行了一系列体外实验以确定该纳米粒子的各项性能。通过MTT实验评估了材料对肿瘤细胞的杀伤能力，验证发现RGM-γ-CD有更为优异的杀伤能力。接下来，团队用WesternBlot研究了RGγ-CDCNPs的抑制机理。对ERK通路活化的研究表明，RGM-γ-CD处理与对照相比，即使在低浓度下，CRC细胞的ERK磷酸化也降低了48.6%±7.5。同时，经过实验发现RGM-γ-CD组有效抑制了肿瘤附近血管生成能力，而其他实验组均不能很好地起到抑制效果。（图2）图2RGM-γ-CDCNPs的体外抗肿瘤作用及其机理研究。由于之前的研究表明环糊精CD具有抗炎性作用，因此，团队试图探究该种抗炎性作用是否会像RG一样被CNPs所增强。将小鼠的腹膜巨噬细胞（PMs）分离后，通过ELISA检测肿瘤CRC相关肿瘤炎性因子的基因表达水平，并通过RT-PCR检测相关基因的表达水平，均发现RGM-γ-CD组相较于其他实验组，各项炎性因子水平均降低。同时，通过RT-PCR和ELISA观察到了诱导肿瘤相关巨噬细胞向M2表型即肿瘤促进型转变的信号标记和基因水平均有所降低。该实验表明RGM-γ-CD不仅具有相较于CDs增强的抗炎性作用，同时对肿瘤微环境中的肿瘤相关巨噬细胞有着调控能力。（图3）图3RGM-γ-CD对巨噬细胞的体外调节作用。通过QT-PCR和ELISA分析肿瘤细胞相关炎性因子及其基因的表达水平。随后，团队通过建立结肠癌实体瘤（CT26）和炎性相关结肠癌（CAC）模型，研究了RGM-γ-CD纳米药物的抗肿瘤能力。动物实验表明RGM-γ-CD有着非常良好的体内抗癌活性。团队还通过流式细胞仪分析了该材料对肿瘤微环境的调节作用效果。（图4）图4RGM-γ-CD在CT26CRC模型中的治疗效果。抑瘤实验、组织切片以及肿瘤微环境的流式细胞仪分析。04总结与展望
汤谷平教授团队开发了一种新的主客体组装策略，将TME的重新编程和靶向治疗联合用于CRC治疗。利用CD的化学和生物学潜力，赋予RGM-γ-CDCNPs对CRC在药物输送方面的可行性，并通过放大CDs的抗炎性能力对炎性相关结肠癌产生了良好的治疗效果。结合其制备简便以及高的生物相容性等特点，这种主客体组装设计代表了纳米医学创新的典范，汤谷平教授团队的发现表明RGM-γ-CDCNPs在临床应用探索中具有广阔的前景。为结肠癌的治疗和纳米药物设计提供了全新视角。文章链接：