间充质干细胞来源的外泌体共载肿瘤相关成纤维细胞去激活剂及化疗药物协同治疗肿瘤干细胞及机制研究

Cancer stem cells (CSCs) were key factors in tumor relapse, invasion and metastasis which were big challenges in clinical tumor therapy. Cancer-associated fibroblasts (CAFs), major components of CSCs niche, play key roles in maintaining stemness of CSCs. On the basis of previous work, Calcipotriol and Doxorubicin co-loaded porous silicon nanoparticles (Cal/Dox@PSiNPs) were co-incubated with bone marrow-derived mesenchyma stem cells (BMSCs), and then exosomes-coated Calcipotriol and Doxorubicin co-loaded porous silicon nanoparticles (E-Cal/Dox@PSiNPs) with high yield and drug loading efficiency were prepared via exocytosis from BMSCs. Owing to “Homing effect”of BMSCs exosomes, E-Cal/Dox@PSiNPs performed excellent tumor accumulation and tumor penetration abilities. Calcipotriol could reverse CAFs to de-activated status and impeded activated of CAFs induced by Dox. Calcipotriol could destroy CSCs niche and re-build extracellular matrix and tumor immune microenvironment, resulting in improved antitumor effect and enhanced internalization and drug sensibility of CSCs. In the program, Synergy effect of Calcipotriol with Dox and interaction between CAFs and CSCs would be elaborated deeply and it would provide a new sight for CSCs therapy and reversion of drug resistance in clinical tumor therapy.

肿瘤复发与转移是临床肿瘤治疗面临的严峻挑战，而肿瘤干细胞（CSCs）在其中发挥重要作用。肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）是CSCs壁龛的重要组分，对维持CSCs干性尤为重要。本项目拟在前期工作基础上，通过共载CAFs去激活剂卡泊三醇和化疗药物阿霉素的多孔硅纳米粒刺激骨髓来源的间充质干细胞，诱导产生外泌体包裹的载药多孔硅纳米粒，利用外泌体的“归巢”效应，增强药物在肿瘤组织的蓄积和深部穿透。卡泊三醇可将CAFs逆转为去激活状态，并抑制阿霉素诱导的CAFs激活，瓦解CSCs壁龛，改造肿瘤组织细胞外基质和免疫抑制微环境，促进CSCs对阿霉素的摄取和敏感性，达到增强抗肿瘤的作用。本项目通过外泌体包裹的共载卡泊三醇和阿霉素的多孔硅纳米粒的构建、细胞与动物实验评价，系统研究CAFs去激活后协同增强化疗药物杀伤CSCs的作用及机制，为提高临床肿瘤治疗效果、逆转肿瘤耐药提供新的治疗策略。

恶性肿瘤严重威胁着人类的生命健康。目前，多种手段用于肿瘤治疗，其中光热治疗因其高效、非侵入、局部精准靶向等特点受到广泛关注，并取得良好的肿瘤抑制效果。然而，光热治疗后肿瘤易复发与转移制约着其进一步应用。.肿瘤相关成纤维细胞（Cancer-Associated fibroblasts，CAFs）是肿瘤组织微环境最重要的组成之一，在肿瘤发生发展、复发与转移中发挥着重要作用。光热治疗可诱导肿瘤细胞免疫原性死亡，释放大量肿瘤相关抗原（Tumor-Associated Antigens，TAA）。TAA能够被CAFs摄取并交叉递呈至细胞表面，过表达Fasl和PD-L2，诱导CD8+ T抗原依赖性死亡和功能抑制，促进肿瘤复发与转移。同时，CAFs分泌胶原蛋白、纤连蛋白等基质蛋白，构建致密胞外基质，抑制CD8+ T细胞浸润肿瘤组织；CAFs分泌TGF-β、IL-6等多种细胞因子，促进肿瘤细胞EMT和侵袭转移。因此，光热治疗同时抑制CAFs功能对于改善光热治疗诱导的肿瘤复发与转移具有重要意义。卡泊三醇（Calcipotriol，Cal）是一类维生素D受体抑制剂，可诱导CAFs去激活，显著抑制基质蛋白、细胞因子等分泌和CD8+ T细胞抗原依赖性死亡，显著改善肿瘤组织基质和免疫微环境。.我们发展了一种肿瘤细胞来源微颗粒负载卡泊三醇Cal和光敏剂ICG（Cal/ICG@MPs），通过去激活CAFs提高光热治疗效果。Cal/ICG@MPs能够靶向肿瘤组织并去激活CAFs，重塑肿瘤胞外基质，促进更多的ICG蓄积并深部穿透肿瘤组织，进而产生更强的光热治疗效果，同时激活CD8+ T细胞介导的抗肿瘤免疫反应。更为重要的是，Cal/ICG@MPs去激活CAFs能够增强CD8+ T细胞浸润肿瘤组织，削弱CAFs介导的肿瘤抗原依赖的T细胞死亡，激活长期抗肿瘤免疫记忆反应，显著抑制肿瘤复发与转移。.本成果针对临床患者肿瘤组织富含CAFs以及光热治疗后肿瘤易复发与转移的特点，揭示CAFs在光热治疗后肿瘤复发与转移中的重要机制，提出利用胞外微颗粒高效共输送Cal和ICG，通过Cal去激活CAFs，抑制CAFs相关功能，进而抑制肿瘤复发与转移，为临床肿瘤治疗提供新的策略。