Bioactive Materials | 基于富勒烯的氨基纳米平台使 VEGFR2 靶向抗血管生成和肿瘤免疫治疗具有协同作用

病理性血管生成和免疫抑制限制了癌症治疗的疗效。本文报道了一种仿生纳米颗粒平台，将靶向的血管内皮生长因子受体 2（VEGFR2）与肿瘤细胞膜涂层集成。表型筛选鉴定出四氟醚[4-（氨基）哌啶-1-yl]C60 环氧化物（TAPC）为血管生成的强效抑制剂。转录组分析确认 VEGFR2 为结直肠癌（CRC）中高度表达且临床相关靶点，促使进一步的机制研究。研究发现 TAPC 能靶向 VEGFR2，降低其表达并抑制肿瘤和内皮细胞中的 PI3K-AKT 信号。为增强递送，TAPC 被包裹在多（乳酸-共乙醇酸）（PLGA）纳米颗粒中，并涂覆同源肿瘤细胞膜，生成肿瘤细胞膜包裹纳米颗粒（TAPC@CNPs）。该配方提高了稳定性，支持全身循环，促进肿瘤积累。在小鼠 CRC 模型中，TAPC@CNPs 显著抑制肿瘤生长并降低血管生成标志物，包括 VEGFR2 和 CD31。此外，治疗降低了调控 T 细胞水平，增加了 T 细胞的浸润和激活，表明抗肿瘤免疫力增强。这些发现确立了 TAPC 作为基于富勒烯的 VEGFR2 抑制剂，并证明肿瘤膜包裹纳米颗粒递送增强其抗血管生成和免疫调节效应，提供了一种纳米材料策略，既能同时靶向血管生成，也重塑肿瘤免疫微环境。

该研究以题为“Aminated fullerene-based nanoplatform enables synergistic VEGFR2-targeted anti-angiogenesis and tumor immunotherapy”发表在Bioactive Materials上。

图1

胺化富勒烯表现出强效的抗血管生成活性。(a) 氨化富勒烯衍生物筛选流程示意图。合成化合物通过 HUVEC 管形成实验进行评估， TAPC 作为主要抗血管生成候选物脱颖而出，并通过CAM实验和 DSWC 模型进一步验证。(b) HUVEC 细胞处理后形成的毛细血管样网络代表性图像。比例尺：100 μm 。(c-d) HUVEC 细胞中总管长度的定量分析。(e) 局部应用 TAPC（0.125-1 mM）、贝伐珠单抗（阳性对照）或PBS（对照组）72小时后的CAM图像。圆形感兴趣区域（ROIs）表示用于血管定量分析的无血管区。比例尺：1 mm。(f) CAM ROIs内血管化区域定量结果（n=5）。(g) 静脉注射 TAPC 后 DSWC 模型中肿瘤血管系统的活体荧光成像。红色圆圈表示进行性微血管破裂及出血现象。比例尺：1000 μm 。数据以均值±标准误表示。统计分析采用单因素方差分析及Tukey事后检验，****p < 0.0001。

图2

VEGFR2是结直肠癌中关键的血管生成驱动因子及具有临床意义的靶点。(a) 结直肠癌患者（n=1336）总生存期的Kaplan-Meier分析，按VEGFR2高表达与低表达分层。(b) 结直肠肿瘤组织与邻近正常组织中VEGFR2表达的小提琴图（CRC队列；Wilcoxon秩和检验）。(c) 人类结直肠癌组织单细胞RNA测序结果。左图：主要细胞簇的 UMAP 可视化；右图：各簇间VEGFR2表达分布。(d) 内皮亚群（Endo01/Endo02）与免疫细胞、成纤维细胞及上皮细胞簇中VEGFR2表达的小提琴图对比。图3

TAPC 与VEGFR2相互作用并调控下游信号传导。(a) MC38细胞经不同浓度 TAPC 处理后的细胞活力检测。(b) PEG-PO或 TAPC（5和10 μM）处理的MC38细胞中VEGFR2及PI3K– AKT 信号通路关键调节因子（PI3K、 AKT 和STAT3）的免疫印迹分析， β -肌动蛋白作为上样对照。(c) 使用生物素化 TAPC 从MC38细胞裂解液中进行VEGFR2下拉实验，仅珠子样本作为对照。(d) Cy5.5标记 TAPC 孵育MC38细胞的共聚焦免疫荧光成像，VEGFR2染色，细胞核用 DAPI 复染。比例尺：20 μm 。(e) 采用梯度浓度（100、66.7、44.4、29.6、19.8、13.2和8.8 μM）分析 TAPC 与重组VEGFR2的结合情况。(f) 分子动力学模拟显示VEGFR2与 TAPC 、 NDMPFI 、 MBAMF 及 TPFE 的预测蛋白-配体复合物（上）及结合口袋可视化结果（下）。(g) 这些复合物的结合自由能计算结果，包含范德华力、静电作用、溶剂化能及总能量分量。图4

TAPC @CNPs的表征与细胞摄取研究。(a) TAPC @ CNP 制备示意图。(b) CNPs与 TAPC @CNPs纳米颗粒悬浮液照片。(c) TAPC @CNPs透射电子显微镜图像（比例尺：100 nm）。(d) TAPC @CNPs动态光散射粒径分布。(e) PLGA 、 TAPC 、 TAPC - PLGA 、细胞膜及 TAPC @CNPs的Zeta电位测定。(f) TAPC @CNPs与MC38细胞膜SDS-PAGE/考马斯染色结果。(g) 37℃含10%血清培养条件下 TAPC @CNPs动态粒径随时间变化曲线。(h) 4℃储存期间 TAPC @CNPs动态粒径变化趋势。(i) Cy5.5标记 TAPC @CNPs（红色）与MC38细胞共孵育6小时的共聚焦荧光图像（细胞核经 DAPI 复染蓝色），虚线标示细胞边界。比例尺：10 μm 。

参考文献：