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       近日，南方科技大学微流控-生物材料实验室在利用内外工程化外泌体原位重新编程肿瘤相关巨噬细胞领域取得了一系列进展，研究成果以“In Situ Reprogramming of Tumor-Associated Macrophages with Internally and Externally Engineered Exosomes”为题，发表在化学领域高水平期刊《Angewandte Chemie》上。

       分子工程化构建的外泌体在肿瘤治疗等生物医学应用领域潜力巨大。如果能利用分子工程化构建的外泌体调节调节肿瘤微环境，将为肿瘤治疗打开一扇大门。 肿瘤相关巨噬细胞 (TAM) 在多数实体瘤中大量存在，其中促进肿瘤生长的是M2型而抑制肿瘤生长的是M1型。如果分子工程化构建的外泌体可把M2型TAM逆转为M1型，不仅抑制并杀死实体瘤中的肿瘤细胞，且抑制其转移。

       外泌体是细胞天然分泌的带有细胞膜、蛋白质的纳米结构，是细胞间通讯的重要工具。它们具有优良的稳定性和生物相容性，被开发为的新的治疗工具，有可能用于药物的递送。与目前采用肽、配体、聚合物甚至细胞膜表面功能化的方法相比，外泌体和纳米颗粒的结合体在免疫逃逸方面表现出更好的性能。然而，天然外泌体通常缺乏预期的功能，例如高特异性和载药的便利性。

       近日，南方科技大学微流控-生物材料实验室通过基因编辑(CRISPR/Cas9敲入技术)，将TAM靶向肽（CRV）序列融合到溶酶体相关膜糖蛋白 2基因，并敲入细胞特定位点，使CRV在敲入细胞株的外泌体表面高表达。同时，他们将具有核靶向递送功能的聚氨基酸酯复合转录抑制功能的质粒，进而采用分离的外泌体膜包裹核酸复合物，从而构建内外工程化外泌体（I3E）。通过内外工程化构建策略，可将转录抑制系统构建到核心部位，而TAM靶向肽构建到外泌体表面。

       I3E可从DNA水平，高效、精准抑制目标基因的表达。首先，含有CRV靶向肽的I3E可有效识别类维生素A X受体，增强细胞TAM对纳米颗粒摄入。其次，目标基因PI3K-γ的抑制，可有效诱导TAM的M1极化。诱导的M1细胞可分泌高水平的TNF-α、IL-6等肿瘤抑制因子，并可直接攻击肿瘤细胞，使其凋亡或坏死。

       同时，I3E在体内的应用中具有独特优势。他们在非小细胞肺癌荷瘤小鼠模型中评估后发现，I3E可有效克服循环过程中的阻碍，并穿透肿瘤部位屏障，靶向TAM，诱导其向M1极化，有效抑制肿瘤的发展，并对小鼠没有明显的毒性。最后，免疫荧光鉴定治疗后的肿瘤组织发现，肿瘤微环境中的M1型巨噬细胞、CD4+ T细胞和CD8+ T细胞显著增加；反之，M2型巨噬细胞和髓源性抑制细胞显著减少。

       总之，作者构建了内外工程化外泌体I3E，其中转录抑制系统经内部工程化，TAM特异性肽经外部工程化到外泌体膜上。I3E能将TAM原位重编程为M1型巨噬细胞，从而唤醒“热”肿瘤免疫，显著抑制肿瘤的发展。因此，I3E通过重编程TAM，在免疫治疗中展现出巨大的潜力。这种方法可扩展并简化用于治疗癌症、炎症和心血管疾病的生物药物（如 mRNA、肽或蛋白质）的递送策略。

论文信息：

In Situ Reprogramming of Tumor-Associated Macrophages with Internally and Externally Engineered Exosomes

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202217089

原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202217089

Angewandte Chemie International Edition

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