新型大肠杆菌介导的增效剂:提升聚焦超声消融术的肿瘤治疗效果
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聚焦超声消融手术(FUAS)作为一种前景广阔的微创肿瘤治疗技术,通过将超声能量集中在肿瘤上,导致靶组织的不可逆坏死。尽管FUAS已成功用于多种良性和恶性肿瘤的治疗,但其在临床应用中的安全性和有效性仍然较低,尤其在面对较大或较深的肿瘤时,超声能量的穿透能力有限。此外,虽然增加治疗的强度和持续时间可以提高疗效,但这也会带来皮肤或神经损伤等副作用的风险。
为了解决这些问题,增效剂(SAs)的应用为FUAS的治疗效果提供了显著改善。特别是包裹全氟己烷(PFH)的聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)纳米颗粒(NPs)被认为是极其有效的增效剂。PFH通过液气相变产生大量微泡,既增强超声成像,又作为空化核,提高FUAS的有效性。PLGA由于其优良的生物安全性和可生物降解性,广泛应用于体内给药。然而,传统增效剂往往依赖于增强渗透性和保留效应(EPR),在肿瘤靶向性方面却存在不足。
另外,实体肿瘤的复杂缺氧微环境使得药物递送变得更加困难,导致到达肿瘤的药物剂量不足、停留时间短,进而降低了治疗效果,同时增加了对非靶标组织的损伤风险。虽然通过标记特异性蛋白或受体已成功实现肿瘤靶向,但在不同肿瘤类型、体内稳定性和生物安全性方面仍然存在一定的局限性。因此,开发一种靶向性强且安全的给药系统对于提高FUAS的治疗效率至关重要。
考虑到肿瘤细胞的快速增殖和缺氧,大肠杆菌等厌氧菌能够主动脱离血液循环,进入肿瘤内定植并在缺氧微环境中生存和增殖。这些特性使它们成为理想的肿瘤靶向生物载体。通过基因工程技术,研究人员可以修饰这些细菌,降低其毒性并提高肿瘤靶向性,开启以细菌为基础的肿瘤治疗的新篇章。
近期,来自重庆医科大学的研究团队在《J Nanobiotechnology》杂志上发表了题为“US/PA/MR multimodal imaging-guided multifunctional genetically engineered bio-targeted synergistic agent for tumor therapy”的文章,探讨了大肠杆菌介导的多功能纳米颗粒在FUAS中的应用。研究表明,这种新型的生物靶向增效剂可以与脉冲聚焦超声(PFUS)和化疗协同有效治疗肿瘤,展现出良好的应用前景。
在这项研究中,研究者们首先对大肠杆菌进行基因改造,插入声学报告基因,成功生成了产气的工程菌(GVs-E. coli)。这种大肠杆菌能够在肿瘤内定植和增殖,并产生气体囊泡(GV),从而促进超声成像并增强PFUS的效果。此外,研究团队还制备了包含超顺磁性氧化铁(SPIO)、全氟己烷和表柔比星(EPI)的多功能阳离子聚乙烯亚胺(PEI)-PLGA纳米颗粒(PEI-PLGA/EPI/PFH@Fe3O4),这些纳米颗粒不仅具备增效PFUS的能力,还能够辅助化疗和多模态成像。
大肠杆菌通过静电吸附的方式,有效引导PEI-PLGA/EPI/PFH@Fe3O4在肿瘤靶区的蓄积,对肿瘤的根除产生协同治疗作用。这种方法克服了FUAS治疗的现有局限性,提高了安全性和有效性,为肿瘤治疗提供了新的策略。
综上所述,本研究成功开发出一种新型的生物靶向增效剂——PEI-PLGA/EPI/PFH@Fe3O4,结合产气工程菌GVs-E,实现了与PFUS消融术的有效结合。这一策略不仅证明了良好的生物安全性,还显著提高了治疗效果,展示了极好的应用潜力。随着进一步研究的深入,这种新型增效剂有望为聚焦超声消融术在肿瘤治疗中的广泛应用奠定基础。
2025-01-19
2025-01-19
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