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近年來抗癌納米藥物領(lǐng)域的研究進(jìn)展迅猛，為了達(dá)到消滅癌癥的終極目標(biāo)，研究人員可謂絞盡腦汁，各種各樣的納米藥物層出不窮，在臨床前實(shí)驗(yàn)中取得抗癌療效十分顯著，甚至有不少納米藥物現(xiàn)在正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

如果有人告訴你，常用的無機(jī)納米顆粒竟會(huì)幫助癌癥轉(zhuǎn)移，你信么？筆者一開始也不太相信，但是最近一篇Nature Nanotechnology 文章的結(jié)論卻讓人不得不重新考慮這個(gè)問題。新加坡國立大學(xué)（NUS）David Tai Leong教授及Han Kiat Ho教授等科學(xué)家的研究結(jié)果表明，常用的無機(jī)納米顆粒，包括二氧化鈦、二氧化硅、金納米顆粒，靜脈注射入動(dòng)物模型后會(huì)加速乳腺癌細(xì)胞的內(nèi)滲（intravasation）和外滲（extravasation），增加現(xiàn)有的癌癥轉(zhuǎn)移程度并促進(jìn)新轉(zhuǎn)移位點(diǎn)的出現(xiàn)。而這一切，與血管內(nèi)皮鈣粘蛋白（VE-cadherin）的相互作用有關(guān)。

圖1. 納米顆粒（NP）促進(jìn)癌癥轉(zhuǎn)移。圖片來源：Nat. Nanotech.

那么這些納米顆粒到底為什么會(huì)成為癌癥轉(zhuǎn)移的“幫兇”？它們又是如何“為虎作倀”的呢？請聽筆者細(xì)細(xì)道來。

說來話長，故事起源于2013年左右，彼時(shí)David Tai Leong教授與南洋理工大學(xué)的研究人員合作發(fā)現(xiàn)二氧化鈦納米顆粒竟然會(huì)通過結(jié)合上皮細(xì)胞表面的血管內(nèi)皮鈣粘蛋白（VE-cadherin），從而破壞這些蛋白之間的相互作用，擾亂內(nèi)皮細(xì)胞之間的連接，最終導(dǎo)致血管內(nèi)皮滲漏，即“納米材料誘導(dǎo)的內(nèi)皮滲漏（nanomaterials-induced endothelial leakiness, NanoEL）” ^[1]。David Tai Leong教授本以為這只是一個(gè)偶然現(xiàn)象，但是沒想到在后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)金納米顆粒^[2,4]、二氧化硅納米顆粒 ^[3] 都具有相似的效應(yīng)，同時(shí)這種擾亂的程度與納米顆粒的大小^[2]、密度 ^[3] 以及表面電荷^[4] 有關(guān)系。癌癥轉(zhuǎn)移的過程包括癌細(xì)胞從原發(fā)腫瘤脫落，內(nèi)滲進(jìn)入血管，以及在轉(zhuǎn)移部位外滲出血管形成轉(zhuǎn)移灶，內(nèi)滲和外滲這兩個(gè)過程都與血管內(nèi)皮的通透性密切相關(guān)?；谝陨媳尘?，David Tai Leong教授認(rèn)為這些納米顆粒也許可以通過NanoEL促進(jìn)癌癥的轉(zhuǎn)移。認(rèn)為歸認(rèn)為，事實(shí)是否如此還需要數(shù)據(jù)說話。說干就干，David Tai Leong教授找來了Han Kiat Ho教授合作開啟了這個(gè)項(xiàng)目。

圖2. 二氧化鈦納米顆粒通過NanoEL破壞內(nèi)皮完整性，圖片來源：Nat. Nanotech.

首先，作者研究了癌細(xì)胞是否會(huì)利用NanoEL來穿過內(nèi)皮細(xì)胞層。通過簡單的Transwell實(shí)驗(yàn)，作者發(fā)現(xiàn)二氧化鈦和其他納米顆粒都會(huì)導(dǎo)致NanoEL（持續(xù)時(shí)間至少長達(dá)6小時(shí)），從而增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞層的穿透性，最終促使更多的FITC-dextran穿過細(xì)胞層，同時(shí)這種效應(yīng)的強(qiáng)度和納米顆粒的劑量有關(guān)。究其機(jī)理，納米粒子可能通過破壞粘附連接處的血管內(nèi)皮鈣粘蛋白-血管內(nèi)皮鈣粘蛋白的同源相互作用而誘導(dǎo)內(nèi)皮滲漏。接下來研究人員使用納米顆粒處理了培養(yǎng)在培養(yǎng)皿中的人乳腺微血管內(nèi)皮細(xì)胞（HMMEC），然后去掉培養(yǎng)基并洗掉納米顆粒后加入乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231（人源乳腺癌細(xì)胞系）進(jìn)行孵育。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，和對照組（磷酸鹽緩沖液處理）相比，納米顆粒處理會(huì)使更多的細(xì)胞粘附在培養(yǎng)皿上，這意味著癌細(xì)胞可以利用納米顆粒產(chǎn)生的內(nèi)皮細(xì)胞之間的空隙與培養(yǎng)皿接觸并粘附其上。有意思的是，如果在加入癌細(xì)胞進(jìn)行孵育的同時(shí)加入納米顆粒，那么粘附在培養(yǎng)皿上的癌細(xì)胞數(shù)量會(huì)有所減少，作者認(rèn)為這是由于納米顆粒也破壞了癌細(xì)胞與培養(yǎng)皿之間的相互作用，使得粘附的細(xì)胞減少。同時(shí)作者利用Transwell實(shí)驗(yàn)探索了納米顆粒處理內(nèi)皮細(xì)胞對癌細(xì)胞穿過內(nèi)皮層的能力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)納米顆粒處理后穿過內(nèi)皮細(xì)胞層的癌細(xì)胞數(shù)量明顯增多，這表明癌細(xì)胞會(huì)利用NanoEL穿過內(nèi)皮細(xì)胞層，也就意味著癌細(xì)胞可以通過NanoEL穿過血管。

圖3. 腫瘤細(xì)胞利用NanoEL造成的內(nèi)皮不完整粘附并穿越內(nèi)皮細(xì)胞層。圖片來源：Nat. Nanotech.

接下來作者探索了納米顆粒是否會(huì)促進(jìn)小鼠體內(nèi)的癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。作者首先檢測了納米顆粒處理（每周3次）荷瘤（MDA-MB-231）小鼠后，小鼠血液中的癌細(xì)胞的含量。由于MDA-MB-231是人源細(xì)胞，因此作者利用逆轉(zhuǎn)錄聚合酶聯(lián)反應(yīng)（RT-PCR）檢測了血液中的癌細(xì)胞的基因表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在納米顆粒處理后1-4周內(nèi)都可以檢測到血液中有癌細(xì)胞的基因表達(dá)，第4周時(shí)血液中的循環(huán)癌細(xì)胞的含量大約是對照組的5倍（10 mg/kg^-1）和1.5倍（5 mg/kg^-1）。通過活體成像監(jiān)控，作者發(fā)現(xiàn)第4周時(shí)納米顆粒處理組（10 mg/kg^-1）有1只小鼠肺部出現(xiàn)了可見的癌轉(zhuǎn)移灶，將小鼠犧牲后進(jìn)行熒光成像發(fā)現(xiàn)納米顆粒處理組（10 mg/kg^-1和5 mg/kg^-1）都有小鼠出現(xiàn)了肺部轉(zhuǎn)移灶。這表明納米顆粒處理小鼠確實(shí)會(huì)促進(jìn)原位癌的遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移，主要是由于NanoEL導(dǎo)致癌細(xì)胞更容易從癌組織進(jìn)入血管。