Adv Sci 2025[IF14.1] | 海南大学周非凡/宋文通过光驱动巨噬细胞载药系统突破迁移抑制显著提升肿瘤深部药物递送效率

最近，基于细胞的药物递送系统成为抗肿瘤治疗领域非常有前途的替代方案。这些系统的特点是具有优异的生物相容性、强大的载药能力以及有效穿越生物屏障的能力。然而，免疫抑制的肿瘤微环境显着削弱了免疫细胞的运动性，这对于有效的药物递送至关重要。2025年11月9日，海南大学周非凡及宋文共同通讯在Advanced Science（IF=14.1）在线发表题为“Photo-Empowered Macrophage-Based Drug Delivery System Overcomes Motility Suppression and Significantly Enhances Deep Tumor Drug Delivery”的研究论文。本研究成功开发了一种新型的基于光增强巨噬细胞（PEM）的药物递送系统，该系统用从菠菜叶中提取的类囊体进行修饰。在用特定波长的光刺激后，类囊体通过光化学反应产生ATP，从而显着增强巨噬细胞的运动性，有效克服肿瘤微环境的限制。在这项工作中，PEM系统加载了两种抗肿瘤药物：阿霉素（Dox）和替拉帕扎明（TPZ）。结果表明，该系统不仅显著提高了药物向深部肿瘤组织的递送效率，而且大大增强了抗肿瘤治疗效果。特别是在深度浸润肿瘤组织后，PEM系统能够有效根除缺氧和耐药的肿瘤细胞，表现出卓越的性能。这种创新的PEM策略为深部肿瘤药物递送和解决多重耐药性提供了一种新方法，为抗肿瘤治疗的重大突破带来了巨大的希望。

近年来，基于细胞的药物递送系统（DDS）相对于传统DDS的显著优势在抗肿瘤药物递送领域得到了证明成为研究热点。优异的生物相容性已被证明使基于细胞的DDS能够更好地适应体内环境，显着减少免疫反应引起的干扰，从而增强药物递送的安全性和有效性。已发现基于细胞的DDS 的巨大内部空间赋予它们强大的载药能力，使它们能够携带大量药物。此外，这个空间为携带的药物提供了全面的保护，有效抵抗外部环境的降解和清除。这保证了药物在给药过程中的稳定性和活性，从而提高了其治疗效果。此外，基于细胞的DDS独特的生物学特性使其能够巧妙地穿越各种生物屏障，将药物精确地输送到传统DDS难以到达的区域。这显著增强了药物在靶组织中的分布和积累效率，从而增强了其抗肿瘤作用。在此基础上，使用具有强大肿瘤靶向能力的免疫细胞构建基于细胞的DDS，有望为抗肿瘤药物递送领域注入强大的创新力量，为肿瘤治疗提供新的思路和策略。然而，免疫抑制肿瘤微环境会显着影响浸润肿瘤组织的免疫细胞，特别是通过干扰其能量代谢途径。这种干扰不仅会改变免疫细胞的功能和活性，还会大大削弱其运动能力。因此，免疫细胞在药物递送中的效率可能会受到严重影响，特别是当它们深入肿瘤时，它们面临着极度缺氧的环境，进一步限制了它们的运动。基于这些发现，研究提出合理有效地补充ATP用于基于免疫细胞的DDS有望成为克服肿瘤免疫抑制微环境瓶颈的关键策略。然而，ATP的直接外源补充也面临诸多挑战。因此，制定一种安全、精确、高效的ATP补充策略，以提高免疫细胞的运动能力，增强基于免疫细胞的DDS的药物递送效率，是一个亟待解决的问题。在植物光合作用过程中，叶绿体中的类囊体在特定波长光的刺激下可以生成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，进而用于ATP合成。受此启发，研究能否构建一种光赋能策略，为基于免疫细胞的DDS提供能量支持？光作为一种清洁、非侵入性且易于控制的能源，在这一策略中具有独特的优势。类囊体可以被提取并用于修饰或封装药物，然后将其共加载到免疫细胞中。通过照射特定波长的光，可以激活细胞内的类囊体，引发类似于植物光合作用的光化学反应，促进ATP合成，增强细胞的运动能力，从而实现更高效的深层药物递送。

光驱动巨噬细胞载药系统（PEM）增强抗肿瘤治疗的示意图（摘自Advanced Science）

本研究设计并构建了一种基于巨噬细胞的光增强细胞DDS。从菠菜叶片中提取类囊体，采用聚碳酸酯膜挤压法处理，使其具有更均匀、分散性更佳的特性?；随后将类囊体与巨噬细胞共孵育，成功构建光驱动巨噬细胞载药系统（PEM）。在光刺激下，类囊体通过光化学反应产生ATP，可为PEM 系统提供有效的能量支持。这一过程不仅能有效突破免疫抑制性肿瘤微环境带来的限制，还能显著增强巨噬细胞的迁移能力。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/advs.202515349

文章中菠菜类囊体膜提取试剂盒使用RTU5002 植物类囊体膜提取试剂盒