血小板伪装纳米载体通过触发焦亡改善膀胱癌免疫治疗

Platelets camouflaged nanovehicle improved bladder cancer immunotherapy by triggering pyroptosis.

作者信息Jiale Tian, Mingde Gao, Jinfeng Zhu, Haifei Xu, Hao Ji, Donglin Xia, Xiaolin Wang
PMID39479459
发布时间2024-10-14
DOI10.7150/thno.99040

实验完整度

包含体外细胞实验、体内动物模型、靶向递送验证、焦亡机制验证及免疫效应评估等多个独立实验层级,并进行功能与机制验证。

主要模型

MBT-2小鼠膀胱癌细胞系 bEnd.3小鼠正常血管内皮细胞系 皮下膀胱癌小鼠模型(C3H小鼠) ICR小鼠皮下肿瘤模型

重点核对

MBT-2细胞接种浓度5×10^6 cells/100 μL,皮下注射于小鼠腿根部 nano-Erda@PLT静脉注射剂量:含300×10^6/mL PLTs和3.0 mM nano-Erda,体积100 μL 治疗时间:第7、10、13、16、19天,共5次 体外焦亡诱导浓度:0、10、20、40 μM nano-Erda处理24小时 ADP激活nano-Erda@PLT,释放粒径约100 nm的粒子

摘要

通过靶向药物递送调控肿瘤中的免疫抑制微环境,在膀胱癌的免疫化疗中显示出前景。受隐形策略的启发,开发了一种用血小板(PLTs)伪装的纳米载体,以实现精确递送并触发焦亡以进行肿瘤免疫治疗。方法:将厄达替尼(Erda)纳米化并封装在PLTs中,构建nano-Erda@PLT。使用Zetasizer、SEM和共聚焦激光扫描显微镜对PLTs伪装的纳米载体进行表征。通过活体成像、三维微球和SEM研究了PLTs纳米载体的优异靶向递送特性。通过western blot、免疫荧光和ELISA实验验证了膀胱癌细胞中通过caspase-3/GSDME通路的焦亡。通过H&E、免疫组织化学和流式细胞术证实了nano-Erda@PLT治疗在体内的免疫治疗。最后,评估了nano-Erda@PLT的副作用。结果:蛋白质组学分析显示,血小板上的p-selectin激活促进了nano-Erda@PLT靶向治疗的识别。响应于腺苷二磷酸释放的纳米级Erda促进了瘤内渗透。由于nano-Erda@PLT的积累,这可能有助于膀胱癌细胞中焦亡关键蛋白caspase-3和GSDME的上调。此外,大量炎症因子的爆发性释放可能增强系统的适应性免疫应答。在膀胱癌动物模型中,发现这种治疗能够调节免疫抑制微环境,导致有效的肿瘤免疫治疗和诱导持久、强大的免疫记忆。结论:PLTs伪装的纳米载体通过诱导焦亡实现nano-Erda介导的肿瘤免疫治疗。这些发现为探索纳米材料介导的焦亡用于癌症免疫治疗引入了一种新方法。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
如何通过靶向递送厄达替尼至膀胱肿瘤,诱导肿瘤细胞焦亡,从而增强免疫治疗效果?
核心机制
nano-Erda@PLT通过血小板伪装实现肿瘤靶向递送,在肿瘤部位被ADP激活后释放nano-Erda,激活caspase-3,进而切割GSDME产生GSDME-N,导致细胞膜穿孔和焦亡,释放炎症因子,激活树突状细胞和T细胞,增强抗肿瘤免疫。
主要证据
在MBT-2细胞中,nano-Erda浓度依赖性诱导caspase-3和GSDME-N表达增加、LDH和HMGB1等释放增加;在C3H小鼠皮下膀胱癌模型中,nano-Erda@PLT显著抑制肿瘤生长(抑制率88.31%),并通过免疫组化、流式细胞术证实焦亡和免疫细胞激活。
研究意义
该研究提供了一种基于血小板伪装纳米载体靶向递送药物诱导焦亡的肿瘤免疫治疗策略,为膀胱癌治疗提供了新思路,并为血小板伪装纳米载体的潜在临床应用提供了基础数据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

体外验证nano-Erda诱导焦亡

探究nano-Erda是否能以浓度依赖方式诱导膀胱癌细胞焦亡。

MBT-2细胞用不同浓度(0、10、20、40 μM)nano-Erda处理24小时,检测焦亡相关蛋白表达、炎症因子释放和细胞死亡率。

2

构建并表征nano-Erda@PLT

制备血小板伪装的纳米载体并确认其成功封装和稳定性。

将nano-Erda超声加载到血小板中,通过粒径、电位、SEM和共聚焦显微镜表征,并检测血小板标志蛋白。

3

验证体外和体内肿瘤靶向与积累

评估nano-Erda@PLT的肿瘤靶向递送、活化释放和穿透能力。

通过活体成像观察药物在肿瘤部位的积累,Transwell实验评估穿透性,3D肿瘤球评估渗透能力,并通过ADP激活实验观察药物释放。

4

体外验证nano-Erda@PLT诱导焦亡

确认nano-Erda@PLT在体外能有效诱导膀胱癌细胞焦亡。

MBT-2细胞用nano-Erda@PLT(有效浓度20 μM)处理24小时,检测形态变化、蛋白表达和细胞死亡。

5

体内评估nano-Erda@PLT的抗肿瘤和免疫治疗效果

评估nano-Erda@PLT在膀胱癌动物模型中的抗肿瘤效果和免疫调节作用。

C3H小鼠皮下接种MBT-2细胞后,分组治疗,监测肿瘤生长、生存期,并通过免疫组化和流式细胞术分析肿瘤组织中免疫细胞。

6

生物安全性评估

评估nano-Erda@PLT在体内的毒性。

对治疗小鼠定期采血分析血清生物标志物,并解剖心脏、肝脏、肾脏和脾脏进行H&E染色。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
厄达替尼BiobomeiBBM0888
半胱胺BiobomeiBC9344
前列腺素E1BiobomeiQP5828
腺苷-5'-二磷酸BiobomeiXA6584
抗GSDME-N抗体AbcamAB215191
抗caspase-3抗体Biossbs-0081R
抗CD41抗体Proteintech24552-1-AP
抗CD61抗体Proteintech18309-1-AP
抗CD62p抗体Biossbs-0561R
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
抗β-actin抗体ProteintechHRP-66009
HRP标记抗小鼠IgGProteintech--
HRP标记抗兔IgGProteintech--
抗GSDME抗体AffinityDF9705
Alexa Fluor 594标记抗兔IgGSolarbioK1034G-AF594
HRP标记抗兔IgGServicebioGB23303
FITC标记抗CD3抗体BioLegend100204
PE标记抗CD8抗体BioLegend100708
PE/Cyanine7标记抗IFN-γ抗体BioLegend505826
PE标记抗CD4抗体BioLegend100512
PE/Cyanine7标记抗CD25抗体BioLegend102016
FITC标记抗CD11c抗体BioLegend117306
PE标记抗CD40抗体BioLegend157506
PE标记抗CD86抗体BioLegend159204
PE标记抗MHC-II抗体ProteintechPE-65122
FITC标记抗CD19抗体BioLegend115506
Annexin V-Alexa Fluor 488/PI凋亡检测试剂盒FcMACSFMSAV488
RPMI-1640培养基----
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
Zetasizer Nano ZS90粒度仪Malvern--
GeminiSEM 300扫描电子显微镜ZEISS--
Leica TCS SP8 STED 3X显微镜Leica--
PVDF膜Millipore--
Tanon-5200全自动化学发光成像系统Tanon--
Attune NxT声波聚焦流式细胞仪Thermofisher4486515
小鼠IL-1β ELISA试剂盒BeyotimePI301
小鼠IL-18 ELISA试剂盒BeyotimePI553
小鼠LDH ELISA试剂盒BiobomeiELS-1715
小鼠HMGB1 ELISA试剂盒BiobomeiELS-2168
罗丹明B----
异硫氰酸荧光素----
IVIS Lumina Series III成像系统PerkinElmer--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
MBT-2和bEnd.3细胞的培养条件:RPMI-1640或DMEM培养基,10% FBS,1%青霉素/链霉素,37°C,5% CO2。
阅读提示:Methods - Cells and animals
nano-Erda@PLT构建
超声加载参数:功率100 W,时间6分钟;血小板提取时PGE1浓度1 μM;纳米颗粒与血小板比例。
阅读提示:Methods - Construction and characterization of nano-Erda@PLT
体外焦亡诱导
MBT-2细胞处理浓度(0-40 μM)和时间(24小时);检测指标:cleaved caspase-3、GSDME-N、LDH、HMGB1、IL-1β、IL-18。
阅读提示:Figure 1 legend
体内靶向成像
ICR小鼠皮下肿瘤模型;nano-Erda@PLT剂量:含300×10^6/mL PLTs和3.0 mM nano-Erda,注射体积0.1 mL;成像时间0.5小时。
阅读提示:Methods - In vivo experiment on tumor targeting of nano-Erda@PLT
体内免疫治疗
C3H小鼠皮下接种5×10^6 MBT-2细胞;治疗组:PBS、PLT、nano-Erda、nano-Erda@PLT;给药剂量和体积;治疗时间(第7,10,13,16,19天);肿瘤体积和重量测量。
阅读提示:Methods - In vivo immunotherapy efficacy and histological analysis