NRP1 靶向自组装肽纳米颗粒：肿瘤治疗的新希望

为解决肿瘤治疗难题，研究人员开展 NRP1 靶向自组装肽纳米颗粒研究，发现其可诱导细胞焦亡，助力肿瘤治疗。

　　肿瘤，这个如同恶魔般的存在，一直严重威胁着人类的健康。在现代生物学研究不断发展的当下，人们对恶性肿瘤的认识逐渐加深，小分子、抗体、短 DNA 适体和肽等都成为了药物研发的方向。然而，目前可成药的蛋白质靶点数量有限，仅约 3000 个，人类还远未找到治愈所有癌症的方法。在众多药物研发方向中，肽药物近年来发展迅速，它能通过与靶点直接结合或偶联治疗剂发挥作用。

神经纤毛蛋白 1（Neuropilin-1，NRP1）在免疫和肿瘤发生中起着重要作用，它在多种人类肿瘤的恶性细胞和肿瘤微环境中大量表达，被视为肿瘤治疗的靶点。此前研究人员筛选出了 NRP1 靶向肽 CK3 并用于肿瘤分子成像，但如何提高其与 NRP1 的亲和力并拓展其治疗用途成为新的挑战。

为了解决这些问题，中山大学肿瘤防治中心等研究机构的研究人员开展了相关研究。他们的研究成果发表在《BMC Cancer》上，为肿瘤治疗带来了新的希望。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是通过固相合成法合成多种肽，并利用高效液相色谱（HPLC）和质谱（MS）进行纯化和鉴定；二是运用动态光散射（DLS）和场发射扫描电子显微镜（FESEM）对纳米颗粒的电位、粒径和形态进行表征；三是采用细胞活力检测（CCK8）、克隆形成实验、流式细胞术等多种细胞实验方法，在体外评估纳米颗粒对肿瘤细胞的作用；四是利用动物实验，构建肿瘤异种移植模型，观察纳米颗粒在体内的分布、抗肿瘤效果及免疫效应。

研究结果如下：

• CK2 的肿瘤靶向与积累特性：研究人员基于 CK3 设计了 CK2，实验发现与 CK3 相比，CK2 与 NRP1 的亲和力更高。通过体内荧光成像实验，给荷 MDA-MB-231 皮下肿瘤小鼠静脉注射 Cy5 标记的 CK2（CK2-Cy5），结果显示 CK2 能特异性地在皮下肿瘤部位积累，且在肾脏有少量积累，这表明 CK2 能够高效地靶向 NRP1 表达的肿瘤，并且在体内具有较强的生物大分子摄取效率12。
• Fmoc-Gffy-AP-CK2 的体外抗肿瘤作用：研究人员将 Fmoc、Gffy、AP 和 CK2 结合，设计出抗肿瘤自组装纳米颗粒 Fmoc-Gffy-AP-CK2，并以 AP-CK2 和 Fmoc-Gffy-CK2 作为对照。CCK8 实验结果显示，AP-CK2 和 Fmoc-Gffy-CK2 对肿瘤细胞没有明显的细胞毒性，而 Fmoc-Gffy-AP-CK2 在不同浓度下（0.625 - 20 μM）能诱导多种肿瘤细胞系死亡，包括鼻咽癌、乳腺癌、肺癌等。克隆形成实验表明，Fmoc-Gffy-AP-CK2 能浓度依赖性地抑制 S18 和 MDA-MB-231 细胞系的克隆形成，这意味着它可能是一种新型的肿瘤靶向细胞毒性药物34。
• Fmoc-Gffy-AP-CK2 激活细胞焦亡的机制：在观察 Fmoc-Gffy-AP-CK2 处理肿瘤细胞的过程中，研究人员发现细胞表面有气泡形成，推测其可能通过细胞焦亡（pyroptosis）诱导肿瘤细胞死亡。进一步实验检测了细胞处理后的乳酸脱氢酶（LDH）释放、caspase3 激活以及 Gasdermin E（GSDME）的切割情况。结果显示，Fmoc-Gffy-AP-CK2 处理能促进 LDH 释放，激活 caspase3 并切割 GSDME，最终导致肿瘤细胞发生细胞焦亡，这表明 Fmoc-Gffy-AP-CK2 通过激活 caspase3/GSDME 介导的细胞焦亡来发挥抗肿瘤作用56。
• Fmoc-Gffy-AP-CK2 的体内抗肿瘤效果：在裸鼠荷瘤模型实验中，当肿瘤体积达到约 100 mm3后，分别给予 AP-CK2、Fmoc-Gffy-CK2、Fmoc-Gffy-AP-CK2 处理。结果显示，与 PBS、AP-CK2 或 Fmoc-Gffy-CK2 处理组相比，Fmoc-Gffy-AP-CK2 处理显著降低了肿瘤负担，抑制了肿瘤细胞的增殖，减少了肿瘤细胞数量。同时，H&E 染色表明 Fmoc-Gffy-AP-CK2 对癌细胞具有高选择性，对周围健康组织毒性较低。此外，研究人员还发现 Fmoc-Gffy-AP-CK2 与 PD-1 抗体联合治疗几乎可以消除 4T1 肿瘤，且能促进肿瘤浸润 CD3?和 CD8? T 细胞的数量和功能，引发全身抗肿瘤免疫反应且无明显副作用78。

研究结论和讨论部分指出，本研究表明 CK2 作为 NRP1 的配体，无论是在培养细胞还是体内实验中，都是一种强大的靶向 NRP1?细胞的标签。由 CK2 与 Fmoc、Gffy 和 AP 自组装形成的纳米颗粒（平均直径 26nm）Fmoc-Gffy-AP-CK2，可通过触发癌细胞焦亡增强肿瘤免疫治疗效果。Fmoc-Gffy-AP-CK2 还能有效聚焦于 caspase3/GSDME 通路促进细胞焦亡并引发免疫反应，与 PD-1 抗体联合治疗能有效抑制肿瘤生长，为提高抗肿瘤免疫反应提供了新策略。然而，Fmoc-Gffy-AP-CK2 的潜在长期毒性、安全性和生物降解性还需要进一步综合评估，目前仅检测了 CK2 在小鼠血清中的半衰期，更多详细的药代动力学数据也有待表征。此外，细胞培养模型不能完全模拟人类免疫反应的复杂性，将这些研究成果转化为有效的临床治疗方法仍面临诸多挑战。但总体而言，这项研究为肿瘤治疗开辟了新的方向，有望推动肿瘤治疗领域的进一步发展。