外泌體仿生納米顆粒，有效殺傷腫瘤幹細胞，解決癌症復發難題

腫瘤幹細胞(Cancer stem cells， CSCs)，對腫瘤的存活、增殖、轉移及復發有著重要作用。從本質上講，腫瘤幹細胞通過自我更新和無限增殖維持著腫瘤細胞群的生命力。

腫瘤幹細胞的運動和遷徙能力使腫瘤細胞的轉移成為可能，腫瘤幹細胞可以長時間處於休眠狀態並具有多種耐藥分子，從而對殺傷腫瘤細胞的外界理化因素不敏感。因此腫瘤往往在常規腫瘤治療方法消滅大部分普通腫瘤細胞後一段時間復發。

總的來說，腫瘤幹細胞是導致腫瘤復發、轉移和耐藥的主要原因，發展靶向腫瘤幹細胞的策略是腫瘤臨床治療最有效的策略之一。

納米藥物具有增強滲透滯留效應(EPR)、可修飾性、智能響應性以及多種藥物共輸送等獨特的性質，在腫瘤精準協同治療、增強療效和降低毒副作用等方面發揮著重要作用。

納米材料常通過偶聯靶向分子實現抗腫瘤藥物靶向輸送，但不同腫瘤幹細胞表達不同的表面標誌物，如何將藥物高效運送到不同腫瘤幹細胞並發揮作用是目前腫瘤治療亟待解決的難題。

2019年8月23日，Nature子刊Nature Communications雜誌發表了華中科技大學生命學院、國家納米藥物工程技術研究中心楊祥良教授、甘璐教授課題組合作的題為：Tumor exosome-based nanoparticles are efficient drug carriers for chemotherapy的研究論文。

研究團隊構建了一種腫瘤細胞外排的外泌體仿生多孔矽納米粒(E-PSiNPs)，用於腫瘤幹細胞的靶向給藥，具有良好的抗腫瘤和殺傷腫瘤幹細胞能力。

該研究表明，外泌體-仿生納米顆粒，具有作為藥物載體提高抗癌功效的潛力。並且，由於能夠有效殺傷腫瘤幹細胞，因此有望解決腫瘤復發、轉移和耐藥性等重大問題。

近年來，仿生納米藥物結合天然生物材料的獨特功能及人工納米材料的多功能性特點，在用於藥物遞送方面引起廣泛關注。

外泌體(exosomes)，是一種包含了複雜 RNA 和蛋白質的細胞囊泡，其尺寸在納米尺度範圍內--(直徑30-150納米)，多種細胞在正常及病理狀態下均可分泌外泌體。其主要來源於細胞內溶酶體微粒內陷形成的多囊泡體，經多囊泡體外膜與細胞膜融合後釋放到胞外基質中。

2013 年的諾貝爾生理學或醫學獎就授予了發現細胞囊泡運輸調節機制的三位科學家。外泌體參與免疫應答、凋亡、血管生成、炎症反應、凝結等重要的生物過程，還參與細胞間通訊，因此許多研究開始聚焦在使用外泌體來遞送藥物。

然而，構建外泌體仿生藥物載體，依然面臨許多困難，最主要的問題就是產量低下導致遞送效率低。

在這項研究中，研究團隊構建了一種腫瘤細胞外排的外泌體仿生多孔矽納米粒(E-PSiNPs)，用於腫瘤幹細胞的靶向給藥。

將多孔矽納米粒與腫瘤細胞孵育，發現腫瘤細胞會通過自噬促進多孔矽外排，外排的多孔矽表面覆蓋著厚約20 nm的外泌體膜結構。相比於傳統外泌體分離方式可使其產量提高34倍，且有效保留了外泌體的功能蛋白。

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E-PSiNPs具有良好的普通腫瘤細胞和腫瘤幹細胞靶向性，且來源於一種腫瘤細胞的E-PSiNPs負載抗腫瘤藥物阿黴素(DOX@E-PSiNPs)後，表現出對其他不同普通腫瘤細胞和腫瘤幹細胞的交叉攝取與有效殺傷效果，解決了靶向不同腫瘤幹細胞需要偶聯不同靶向分子的問題。

另外，DOX@E-PSiNPs具有良好的腫瘤組織靶向性、腫瘤血管滲出並穿透至腫瘤深部能力，這些作用與E-PSiNPs表面表達黏附分子CD54有關。

基於上述獨特的行為，DOX@E-PSiNPs實現了在腫瘤組織內腫瘤細胞和腫瘤幹細胞中的大量蓄積，在肝癌皮下瘤、原位乳腺癌和黑色素瘤肺轉移等多種腫瘤模型中均表現出良好的抗腫瘤和殺傷腫瘤幹細胞的能力。

總的來說，該研究為腫瘤細胞來源的外泌體仿生納米藥物用於腫瘤治療提供了新思路。