纳米颗粒体内靶向递送多参数考虑解决方案

更新时间：2025-05-15 点击次数：86次

体内靶向药物递送是一个复杂的挑战，涉及生物体、器官/组织和个别细胞水平的多个障碍。非病毒的脂质或聚合物载体可以提高治疗分子的递送效率。在核酸递送的背景下，虽然非病毒载体在有效包裹货物、保护递送物免受核酸酶降解以及穿越细胞膜方面可以发挥作用，但主要挑战还是在于能否在靶组织而非非靶组织中实现足够的积累，因为非靶组织的积累可能导致副作用。标准的治疗开发流程中，候选载体通常是在细胞培养研究中确定的，但这些研究往往无法预测当这些药物施用到动物身上时会发生什么。

关于封装核酸的聚合物载体的多数研究采用局部给药，除非肝脏组织是疾病靶标。局部或隔室给药方法——如通过鼻用或者气管内滴注到肺部或眼内给药——可以绕过全身清除机制。然而，局部给药并不适合治疗原位肿瘤、内脏器官和影响多个器官系统的疾病。此外，它可能无法接触到组织内与疾病相关的细胞类型。静脉内（IV）给药理论上可以提供载体到达几乎任何体内组织的机会。但存在障碍；对颗粒载体进行IV给药的最可怕障碍是被单核吞噬细胞系统（MPS）清除（有时也称为网状内皮系统（RES））——即载体被主要存在于肝脏和脾脏的血管内吞噬细胞摄取。吞噬细胞的清除作用减少了循环中可用的载体剂量，并限制了在目标组织中的可能积累。为了克服这一障碍，载体可以设计与特定组织（组织嗜好性）具有强亲和力，以便于它们在被吞噬细胞清除之前更快地在该组织中积累。其他能够避开吞噬细胞清除或延长循环时间的载体则允许在感兴趣区域中有更多的积累机会。理解影响体内给药载体行为的特征对于未来载体设计的进步至关重要。荷兰Liposoma的单核巨噬细胞清除剂氯膦酸盐脂质体ClodronateLiposomes通过尾静脉注射，可以清除至少90%以上的F4/80阳性巨噬细胞，常常被用来作为阳性对照，用来评价被修饰或者改造的纳米颗粒的逃逸性和靶向性。

如图，尾静脉注射荧光脂质体Dil-Liposomes（货号I-005，Liposoma），24h后，荧光脂质体被F4/80阳性巨噬细胞吞噬。或者注射脂肪乳剂，用占位或者饱和吞噬能力的策略。以减少RES的清除能力影响了循环半衰期，并增强了生物分布超出肝脏和脾脏的效果，同时我们的模型结果确认巨噬细胞吞噬在控制生物分布中的重要性，因此接下来我们希望确定预先给药以故意减少或占用肝脏和脾脏中的巨噬细胞是否会产生类似的效果（图5a）。其他研究者已经描述了使用各种纳米颗粒系统的诱饵策略，这些策略包括预先给药脂质乳剂或未负载的聚合物纳米颗粒，以及通过给药抗红细胞抗体用红细胞（RBCs）饱和RES细胞。先前的报道单独描述了这些工具的使用，但从未比较过其有效性。在这里，我们直接比较了替代诱饵策略，以评估它们调节同一纳米颗粒群体的血液浓度和生物分布的能力。由于约230 nm的PACE纳米颗粒在没有干预的情况下主要在肝脏和脾脏中积累，我们测试了先前静脉给药的乳脂（20%乳剂）、由聚（乳酸-共-乙醇酸）（PLGA）组成的空白纳米颗粒或抗红细胞抗体是否影响PACE纳米颗粒的血液浓度和生物分布。我们将这些效果与接受氯膦酸盐脂质体的小鼠（作为阳性对照）的纳米颗粒进行了比较，因为这些小鼠的巨噬细胞群体在短时间内被减少。抗红细胞抗体在PACE纳米颗粒给药前12小时给药，而乳脂、空白的PLGA纳米颗粒和氯膦酸盐脂质体在PACE纳米颗粒给药前24小时给药（图5b）。氯膦酸盐脂质体对血液浓度和生物分布的影响最为显著（图5c-k），导致肺部纳米颗粒积累最高。这些动物在心脏、肾脏和骨髓中的纳米颗粒摄取也较PACE纳米颗粒对照组有所增加。令人惊讶的是，与单独使用PACE纳米颗粒相比，使用脂质体和无效PLGA纳米颗粒预处理均降低了循环半衰期（图5c）。然而，这两种诱饵却调节了生物分布（图5d-f, i），增加了心脏、肺和脾脏的摄取。氯膦酸盐脂质体、脂质体和无效PLGA纳米颗粒在肝脏中的荧光信号均高于单独的PACE纳米颗粒（图6）。对肝脏细胞类型的流式细胞仪分析显示，诱饵处理使F4/80巨噬细胞几乎占据，并在其他细胞类型（如CD31内皮细胞）中提高了摄取（图5g, j）。这些结果支持了Kupffer细胞在肝脏中的占据促进其他细胞和组织类型摄取的假设。具有生物分布特征的诱饵是抗红细胞抗体。虽然这一组展示了更广泛的生物分布，类似于其他诱饵，但主要的PACE纳米颗粒积累发生在脾脏，而在肝脏的积累显著减少（图5e）。