气囊蛋白基脑胶质瘤靶向诊疗一体化载体构建及其评价

背景介绍在脑胶质瘤的诊断治疗中，传统的载药系统有靶向性差、治疗效率低等问题。盐沼盐杆菌中存在的气囊蛋白（Gasvesicle,GV）因其在生物技术和医学方面的潜在用途而受到关注，它们可以被设计应用于药物递送和靶向成像等。因此，通过化学反应（EDC/NHS脱水缩合反应），将HA-DOX连接到GV的表面，制备具有靶向性的GV@hDOX载药系统，这使得药物能更有效地定位到脑胶质瘤细胞。GV@hDOX系统具有潜在的脑胶质瘤的诊断和治疗应用价值，并结合了靶向性、超声成像性能和治疗效果，为脑胶质瘤的诊断和治疗提供了新的途径。文章亮点1.设计了一种新型的纳米药物递送系统，其中以气囊蛋白(Gasvesicles，GV)作为载体，透明质酸(Hyaluronicacid，HA)用于靶向，并携带阿霉素

(Doxorubicin，DOX)作为药物；2.GV@hDOX对小鼠脑胶质瘤细胞GL261显著提高了对DOX的吞噬效率，这表明该系统对于提高治疗效率具有潜在价值；3.

GV@hDOX系统在超声成像和药物递送方面表现出潜在的优势，为脑胶质瘤的靶向治疗提供了新思路，这种系统的开发也为进一步提高脑胶质瘤的治疗效果和精准性提供了基础。内容介绍1

实验部分1.1

主要仪器与试剂1.2

实验方法1.2.1

GV与GV@hDOX的制备Halo细菌于100r/min的37℃培养箱中培养20天后将菌液转入分液漏斗，继续培养10d，直到在顶部形成粉红色分离层。打开旋塞阀，尽可能多地去除培养基，只保留红色细胞的漂浮层。加入等体积低渗裂解缓冲液（pH7.5），裂解2h。将裂解物转入离心管中，4

℃下800r/min离心4h。在离心管顶部可看到一层混合的GV（白色）与未溶解的Halo（粉色）。将GV和未溶解的Halo细菌转移到新管中，加入PBS。重复离心。直到没有粉红色细胞溶解物的迹象。将纯化的GV重悬在PBS中，置于4

℃保存。将3.37mgEDC和2.00mgNHS加入10mgHA溶液中，冰浴搅拌2h后滴加1mL（2mg/mL）DOX。将反应混合物在4

℃下继续搅拌24h，获得HA-DOX。将3.37mgEDC和2.00mgNHS加入HA-DOX溶液中，然后在冰浴中搅拌2h。加入1mL（OD500=2.0）分散于PBS中的GV，4

℃下搅拌24h，所得混合物加入超滤管，1800r离心5min，去除游离EDC、NHS和HA，得到GV@hDOX并在4

℃保存。1.2.2

GV和GV@hDOX的表征1.2.3

药物释放曲线测定人参皂苷给药结束后，小鼠禁食2h后注射乙醚使其麻醉，从眼眶静脉丛采集血样，采血结束后断颈法处死实验小鼠。在4

℃下，用3000r/min离心15min，将全血标本放入新的EP试管。采用全自动生化分析仪，按说明书要求测定血清谷丙转氨酶（ALT）和谷草转氨酶（AST）的含量。2

结果与讨论2.1

GV@hDOX的表征利用低渗裂解法裂解从Halo中提取气囊蛋白（图1a），对其尺寸、电位以及形貌进行表征。使用透射电子显微镜对其形态进行表征，GVs呈现均一的纺锤形晶体结构（图1b），经激光粒度分析仪测得气囊蛋白Zeta电位为-7.9mV（图1d），水合粒径为(198±35)nm（图1e）。2.2

GV@hDOX的超声成像能力为了研究HA-DOX在GV表面接枝对其超声成像能力的影响，在34%、46%和55%的超声功率下，对PBS、GV、HA-DOX和GV@hDOX进行超声成像（图2）。2.3

DOX的释放曲线利用透析法对DOX、HA-DOX和GV@hDOX药物释放能力进行测定，检测并记录了DOX、HA-DOX和GV@hDOX在pH6.5和pH7.4下DOX的释放量（图3）。2.4

GV@hDOX脑胶质瘤细胞靶向能力评价由图4a、4c荧光强度变化可知，在4.0h内，与DOX和HA-DOX相比，Raw264.7对GV@hDOX吞噬量无明显提高；6.0h时，由于气囊蛋白的小尺寸效应增强了巨噬细胞的非特异性吞噬，GV@hDOX处理后的细胞具有更高的荧光强度。2.5

GV@hDOX肿瘤杀伤能力和溶血率通过GL261细胞和巨噬细胞Raw264.7对DOX与GV@hDOX的细胞毒性进行检测，结果如图6所示。3

结论本研究利用从Halo中提取的GV作为药物递送载体，开发了一种新型脑胶质瘤诊断治疗策略。首先，通过将抗癌药物DOX接枝到HA上，得到HA-DOX——可作为CD44靶向分子。其次，HA-DOX和GV在EDC/NHS的存在下发生脱水缩合，得到GV@hDOX，用于构建诊疗一体化药物递送体系。实验结果表明，HA-DOX能够接枝到GV的表面，并能提高GV的超声成像能力；由于HA对CD44受体的靶向作用以及GV的纳米尺寸效应，脑胶质瘤GL261细胞对GV@hDOX的吞噬效率提高，从而提高了GL261细胞的杀伤率。此外，GV@hDOX具有较高的细胞相容性和血液相