河南大学Biomaterials：聚磷酰胆碱修饰脂质体通过血脑屏障实现胶质母细胞瘤靶向siRNA递送

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背景介绍

胶质母细胞瘤（GBM）是最具侵袭性的脑部恶性肿瘤之一，血脑屏障（BBB）的存在严重阻碍了治疗药物的有效递送。脂质体作为临床成熟的药物递送载体，在癌症治疗中展现出巨大潜力。然而，传统PEG修饰脂质体面临两大核心挑战：一是缺乏配体修饰时难以有效穿越BBB并靶向肿瘤；二是反复注射后体内产生抗PEG抗体，引发补体激活和加速血液清除（ABC）现象，导致治疗失效。因此，开发兼具BBB穿透能力与免疫逃逸功能的“无配体”脂质体平台，对于GBM的RNAi治疗至关重要。

研究思路

针对上述挑战，河南大学师冰洋教授、郑蒙教授、秦长江教授联合团队开发了聚磷酰胆碱（PMPC）修饰的脂质体平台（PMPC-Lipo@siRNA），用于GBM靶向siRNA递送。PMPC作为一种两性离子聚合物，具有优异的抗生物污染特性，可有效规避抗PEG抗体介导的免疫识别和ABC效应，延长血液循环时间。更重要的是，PMPC可通过与血脑屏障和胶质瘤细胞上高表达的烟碱型乙酰胆碱受体（nAChRs）和胆碱转运体（ChTs）的静电相互作用及氢键结合，实现无配体修饰的BBB跨细胞转运和肿瘤主动靶向。通过靶向PLK1癌基因，PMPC-Lipo@siPLK1有效诱导细胞凋亡，在原位U87MG和患者来源的CSC2干细胞异种移植模型中显著延长了小鼠中位生存期。相关内容以 Polyphosphorylcholine-modified liposomes for glioblastoma-targeted siRNA delivery across the blood-brain barrier 发表在 Biomaterials！

图片解析

图1. 脂质体制剂表征与体外性能： (a) PEG-DSPE、POEG-DSPE和PMPC-DSPE化学结构；(b) siRNA结合后脂质体粒径~112 nm及TEM球形形态；(c) siRNA结合后Zeta电位从正电降至近中性；(d) PMPC与nAChRs和ChTs相互作用机制示意；(e-f) 流式和共聚焦显示PMPC-Lipo@siRNA在U87MG细胞中摄取最强（为游离siRNA的9.7倍）；(g-h) 3D肿瘤球穿透实验显示PMPC制剂可穿透至70 μm深度，POEG和PEG制剂仅局限于球体边缘。

图2. PMPC-Lipo@siRNA规避ABC现象并延长血液循环： (a) PEG/POEG触发免疫激活和肝脏吞噬示意；(b-c) ELISA显示POEG和PEG组IgM/IgG水平显著升高，PMPC组与PBS无差异；(d) 预刺激后PMPC组半衰期t₁/₂β=5.43 h，优于POEG（3.57 h）和PEG（3.21 h）；(e-f) Western blot显示PEG/POEG组C3a'、iC3ba'沉积显著高于PMPC组；(g-h) 肝脏离体成像显示PMPC组肝脏蓄积最少。

图3. PMPC脂质体实现体内BBB穿透与GBM靶向： (a) PMPC介导BBB转胞吞和GBM靶向示意；(b-c) 体外BBB模型显示PMPC组穿透率19.5%，显著优于POEG（4.9%）和PEG（4.5%）；(d-f) 无瘤小鼠脑部活体和离体成像显示PMPC组脑蓄积最高；(g-i) U87MG-Luc荷瘤小鼠活体和离体成像显示PMPC组脑肿瘤荧光信号最强，为对照组的4.0-5.9倍；(j-k) 脑切片共聚焦显示PMPC组Cy5-siRNA在肿瘤区域荧光强度最高。

图4. PMPC-Lipo@siPLK1抑制U87MG原位肿瘤生长并延长生存期： (a) 治疗流程示意（5个周期，每2天一次）；(b-c) 活体生物发光成像显示PMPC-Lipo@siPLK1组肿瘤信号显著抑制；(d) H&E显示PMPC组肿瘤体积最小；(e) PMPC组体重无明显下降；(f) Kaplan-Meier生存曲线显示PMPC组中位生存期51天，显著优于POEG（29天）、PEG（26天）、siScr（23天）和PBS（22天）；(g) IHC显示PMPC组PLK1和Ki67表达降低，TUNEL和CC3凋亡信号增强。

图5. PMPC-Lipo@siPLK1抑制患者来源CSC2干细胞GBM进展： (a) 治疗流程示意；(b-c) 生物发光成像和定量显示PMPC-Lipo@siPLK1组肿瘤显著抑制；(d) PMPC组体重无明显下降；(e) 中位生存期45天，显著优于siScr（18天）和PBS（20天）；(f) H&E和IHC显示PMPC组肿瘤缩小、PLK1/Ki67降低、TUNEL/CC3凋亡增强。

结论

本研究成功开发了PMPC修饰的脂质体平台，通过PMPC的两性离子特性有效规避抗PEG抗体介导的免疫识别和ABC效应，延长血液循环半衰期。同时，PMPC通过与nAChRs和ChTs的相互作用，实现无配体修饰的BBB跨细胞转运和GBM主动靶向。负载siPLK1后，该平台在U87MG和患者来源CSC2干细胞模型中有效抑制PLK1表达、诱导凋亡、抑制肿瘤生长，分别将中位生存期延长至51天和45天，且未观察到明显系统毒性。该工作为GBM的RNAi治疗提供了一种兼具长循环、免疫逃逸和主动靶向能力的“无配体”脂质体递送新策略。