Ett team ledd av prof. Wang Yucai och biträdande professor Jiang Wei från University of Science and Technology of China (USTC) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) avslöjade mekanismen för tumörens vaskulära basalmembran (BM) som blockerar nanopartiklar ( NPs) för första gången och utvecklade en immundriven strategi för att öka NP-penetrationen genom BM-barriären. Deras arbete publicerades i Nature Nanotechnology .
Tidigare forskning om den nanoterapeutiska transporten från kärlsystemet till tumören berodde huvudsakligen på Enhanced Permeability and Retention Effect (EPR), som tror att NP:er kan passera tumörens vaskulära endotelbarriär, det sista försvaret av NP-penetration, genom att utnyttja den höga permeabiliteten av tumörkärl. Kliniska prövningar upptäckte dock att NP endast transporterar omkring 0,7 % av läkemedlen in i tumörproblemet, vilket tyder på andra mekanismer för att hindra NP-penetration.
För att belysa denna underskattade mekanism använde teamet flerstegs icke-invasiv intravital mikroskopi och avslöjade att BM som omger endotelcellerna och muralcellerna i tumörkärlen allvarligt hindrar extravasationen av NP:er och bildar perivaskulära NP-pooler i subendoteliala tomrum.
Efter att noggrant analyserat den rumsliga positioneringen, mikrostrukturen och orsakerna till NP-poolerna, fann teamet vidare att enzymnedbrytning av BM kan minska NP-poolningen avsevärt, vilket ökar transporteffektiviteten för nanomedicin. Baserat på detta fynd utvecklade teamet en immundriven strategi genom att använda de lokaliserade proteolytiska enzymerna som frigörs av inflammatoriska leukocyter för att skapa ett tillfälligt fönster på BM, vilket möjliggör en explosiv frisättning av NPs djupt in i tumören, vilket avsevärt förbättrar berikningen av nanomediciner och terapeutisk effekt.
Studien föreslår inte bara en ny transportstrategi för nanomedicin som skiljer sig från EPR, utan ger också ett nytt teoretiskt stöd för tillämpningen av nanoterapeutika vid cancer, vilket främjar förståelsen av transvaskulär transportmekanism för NPs.
Mer information: Qin Wang et al, Att bryta igenom basalmembranbarriären för att förbättra nanoterapeutisk leverans till tumörer, Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01498-w
Journalinformation: Nanoteknik
Tillhandahålls av University of Science and Technology i Kina
