《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：Transferrin-modified bone marrow mesenchymal stem cell co-loaded with phthalocyanine and perfluorohexane for targeted antitumor therapy
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骨髓间充质干细胞经糖代谢替代和点击化学修饰靶向递送光敏剂和氧载体，克服肿瘤缺氧增强光动力疗效。
Cong He|Yu Hairong|Tian Jiaqi|Huang Ziling|Yang Xue|Zhang Jingru|Chen Wenjing|Zhang Yayue|Ding Xuran|Hua Yabing|He Yuan|Liu Yan|Zhao Ziming|Yang Yihua
徐州医科大学药学院，中国徐州221004
摘要
基于细胞的药物输送系统（Cell-DDS）的进步实现了精确的肿瘤靶向。利用骨髓间充质干细胞（BMSC）作为载体，通过糖代谢替换和点击化学技术改造了转铁蛋白（Tf）修饰的BMSC（BMSCTf）。将含有酞菁（Pc）和载氧全氟己烷（PFH）的脂质体与BMSCTf通过膜融合整合，构建了Tf功能化的输送系统Pc/O?@BMSCTf。该系统实现了每10?个细胞1.7 μg的Pc装载效率以及每10?个细胞11.2 μg的载氧能力，在体外和体内实验中均表现出显著的抗肿瘤效果，并具有高生物相容性。在肿瘤部位，局部近红外照射可触发Pc介导的活性氧（ROS）生成，而纳米脂质体则提供实时氧气补充，从而克服缺氧现象，增强光动力疗法（PDT）的效果。这种新型的基于干细胞的药物输送系统为靶向肿瘤治疗提供了有前景的策略。
引言
干细胞是一类独特的细胞群体，可作为组合药物制造和输送的可调药物库[1]。骨髓间充质干细胞（BMSC）作为癌症治疗的药物载体具有独特优势，因为它们具有低免疫原性、肿瘤趋向性，并能通过抑制炎症、血管生成和转移来调节肿瘤微环境[2],[3]。然而，安全性、药物装载能力和迁移效率的限制限制了它们的临床应用[4],[5]。对BMSC进行纳米治疗工程改造是克服这些挑战的有希望的策略[6]。
通过生物正交环辛炔-叠氮化反应实现的无铜点击化学技术提高了基于干细胞的疗法中的肿瘤靶向药物输送效果[7],[8],[9],[10]。Layek等人开发了一种两步靶向策略：首先在肿瘤组织中选择性地积累合成叠氮化受体，然后给予对这些受体具有高结合亲和力的负载紫杉醇的二苯环辛炔（DBCO）修饰纳米颗粒，显著增强了抗癌效果[11]。
光动力疗法（PDT）由于肿瘤缺氧和光穿透限制而存在疗效局限。虽然H?O?响应酶（如过氧化氢酶、二氧化锰、金纳米簇）能够在体内生成氧气，但内源性H?O?水平仍不足以达到治疗效果[12],[13],[14],[15]。为了解决这个问题，载氧纳米平台成为关键策略。多功能脂质体同时装载血红蛋白（Hb）和多柔比星（DOX），能够向肿瘤输送外源性氧气，逆转缺氧引起的化疗耐药性并增强抗肿瘤效果[16]。类似地，Wang等人开发了含有全氟己烷（PFH）的空心MoSx纳米颗粒，并修饰了人血清白蛋白（HSA）和氯铝酞菁（AlPc），实现了三模态成像和光动力/光热协同效应[17]。这些载氧系统能够克服肿瘤缺氧，增强PDT的效果[17]。
在本研究中，BMSC被改造为肿瘤靶向输送载体，同时封装了酞菁光敏剂（Pc）和载有PFH的纳米脂质体。BMSC表面通过代谢方法标记了叠氮基团（BMSCAz），使其能够与二苯环辛炔（DBCO）修饰的转铁蛋白（Tf）进行生物正交结合，形成Tf锚定的BMSC（BMSCTf）。在肿瘤部位积累后，局部近红外照射会引发Pc介导的活性氧（ROS）生成。同时，PFH纳米脂质体提供持续的氧气补充，克服肿瘤缺氧，增强光动力疗法（PDT）的效果（图1）。
材料
胆固醇和DSPE-PEG2000购自Macklin（中国上海）。Ac4ManNAz、DOTAP和DOPE购自Ruixi Biotechnology（中国山西）。DBCO-NHS、Cy5.5和乙腈（Acn）购自Aladdin Biochemical Technology（中国上海）。荧光异硫氰酸酯（纯度>95%）和HEPES缓冲液购自Meilun（中国大连）。酞菁购自Alorich。转铁蛋白购自Sinopharm Chemical Reagent（中国上海）。
DBCO-Tf的分析
如图1A所示，DBCO-NHS中的酰胺键（-CO-NH-）的特征吸收峰在1658 cm?1和1562 cm?1，而在DBCO-Tf中分别 shifts 到1561 cm?1和1543 cm?1[28],[29],[30]。这种红移证实了DBCO与Tf之间的成功结合。高分辨率质谱（HRMS）分析显示DBCO-Tf具有更复杂的峰谱（图S1）。
Pc/O?@lip的特性
空白脂质体（lip）呈现大致球形形态，结构均匀
结论
在本研究中，我们构建了一个靶向肿瘤的BMSC输送平台，该平台同时封装了酞菁（Pc）和PFH。所得到的Pc/O?@BMSC
Tf结构保持了主动靶向能力、优异的控释动力学、强大的抗肿瘤效果以及良好的生物相容性，共同提升了PDT的效果。这种基于BMSC的系统为靶向肿瘤治疗提供了有前景的策略。尽管显示出临床转化的潜力，但小鼠模型的局限性仍需进一步研究。
CRediT作者贡献声明
Cong He：撰写初稿、数据可视化、实验研究、数据分析、数据管理。
Yan Liu：实验研究、概念设计。
Yuan He：实验研究、概念设计。
Yabing Hua：实验研究、概念设计。
Xue Yang：数据管理。
Ziling Huang：数据管理。
Jiaqi Tian：撰写初稿、数据可视化、实验研究、数据分析。
Yihua Yang：项目监督、方法设计、概念设计。
Yu Hairong：撰写初稿。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
