三阴性乳腺癌（Triple negative breast cancer，TNBC）是最具侵略性且最致命的一种乳腺癌亚型，其5年生存率仅为20％左右，其中肿瘤转移占TNBC死亡病例的90％以上。本期【中医肿瘤资讯】介绍了由复旦大学药学院王建新团队于2022年2月11日发表于Science Advances上发表了题为Versatile ginsenoside Rg3 liposomes inhibit tumor metastasis by capturing circulating tumor cells and destroying metastatic niches的研究成果，该团队设计了一种简单高效的新型多功能共载紫杉醇的人参皂苷Rg3脂质体，在靶向捕获CTC的同时破坏癌细胞转移微环境，从而达到了显著的抑制三阴性乳腺癌肺转移效果。
论文ID
题目：Versatile ginsenoside Rg3 liposomes inhibit tumor metastasis by capturing circulating tumor cells and destroying metastatic niches
译名：多功能人参皂苷Rg3脂质体通过捕获循环肿瘤细胞和破坏转移微环境来抑制肿瘤转移
期刊：Science Advances
IF：14.95
发表时间：2022.02.11
通讯作者单位：复旦大学药学院
DOI号：10.1126/sciadv.abj1262
研究背景
肿瘤转移是一个复杂过程，“种子-土壤”学说是被广泛认可的转移机制，即把从原位侵袭至循环系统的循环肿瘤细胞（Circulating tumor cancer, CTC）比作”种子”，把CTC所处的转移微环境转移生态位 (metastatic niche，MN)比作“土壤”。“种子”需要合适的“土壤”才可生长，CTC在适宜微环境的帮助下实现在转移部位的定植与生长，最终形成转移瘤。尽管脂质体等纳米载体药物制剂在TNBC治疗领域得到了广泛关注，但由于对CTC的体内捕获效率低且缺乏调控转移微环境的能力，导致对于TNBC肿瘤转移的治疗效果不佳。
随机临床试验的荟萃分析表明，以紫杉烷为基础的化疗方案是TNBC转移患者治疗策略的中流砥柱，多西他赛（DTX）是具有代表性的一线抗转移TNBC药物。然而，转移性TNBC对常规化疗反应较差，容易对化疗药物产生耐药性。“参益胶囊”的主要成分人参皂甙Rg3于2000年被国家食品药品监督管理局批准为抗癌药，并已在临床上与化疗药物协同应用以提高乳腺癌的治疗效果。它已被证明是一种使肿瘤细胞对紫杉烷类药物敏感的有效药物。除此之外，Rg3还可以通过调节信号转导子和转录激活因子3（STAT3）信号转导途径来促进抗肿瘤免疫，表明其在调节和破坏 MN方面的潜力。因此，Rg3有望作为DTX的佐剂，提高DTX对CTCs的细胞毒性，实现对MN的调控。但由于Rg3在胃肠道和血液中降解迅速，不能与抗癌药物同时到达肿瘤部位，其抗肿瘤作用受到很大限制。幸运的是，纳米载体，尤其是脂质体，已经成为联合药物协同递送的平台。即便如此，用于癌症转移的纳米技术化疗仍然是一个独特的挑战，并且迄今为止在临床转化方面取得的成果有限。但一般来说，要实现CTC捕获和早期转移肺靶向，纳米药物的被动靶向策略尚不可行，这意味着主动靶向是决定药物能否有效递送至肿瘤细胞的关键因素。然而，目前只有少数几种主动靶向纳米药物进入临床试验阶段，目前还没有一种通过人体早期试验并获准上市。
该团队实验室先期研究结果表明，人参皂苷具有替代胆固醇作为脂质体膜材料的潜力，而且出乎意料的是，基于人参皂苷的脂质体被发现具有很强的活性肿瘤细胞靶向能力。此外还发现人参皂苷Rg3的结构为类固醇环结构、C17侧链和C3位点羟基均满足脂质体膜调节剂所需的所有条件，这意味着Rg3通过插入脂质体膜并与磷脂相互作用而具有作为稳定剂的潜力。Rg3亲水部分中的葡萄糖部分理论上会延伸出脂质体表面，这是在TNBC中过表达的葡萄糖转运蛋白1 （Glut1）的完美配体，这意味着Rg3在插入脂质体后可能具有靶向和捕获CTC的能力。Rg3不仅可以作为辅助药物，还可能同时用作活性靶向配体和膜稳定材料。因此，基于Rg3的脂质体可以同时实现CTC的主动靶向，同时避免了复杂的制备过程。Rg3与DTX等化疗药物同步递送，可以最大限度地发挥DTX对CTCs的细胞毒作用，并保持Rg3对MNs的调节能力，达到事半功倍的作用。
基于上述假设，研究人员假设在脂质体中用Rg3替代胆固醇将使它们具Glut1靶向能力以持续捕获CTC，制备了载有DTX的Rg3脂质体（Rg3-Lp/DTX）。Rg3还将发挥其与DTX的协同抗肿瘤作用并增强CTC对DTX的反应，从头防止转移。此外，由于Rg3-Lp/DTX通过其对播散的CTC的主动靶向能力到达肺部，脂质体将阻止和逆转MN的形成。研究人员推测Rg3-Lp/DTX可以通过靶向和消耗CTC（种子）和防止MN（土壤）形成来成功抑制转移。这种脂质体系统的最大优点是可以用简单的组件和工艺制造，这已在我们的试点研究中得到验证。因此，该系统具有巨大的临床转化潜力。
研究结果
Rg3-Lp/DTX的制备与表征
除了用Rg3代替胆固醇外，Rg3-Lp/DTX的制备方法与常规胆固醇脂质体（C-Lp）相同，采用薄膜水合法制备（详见图1A）。
图1. Rg3-Lp/DTX制剂示意图及其抑制TNBC肺转移的机制
通过动态光散射（DLS）测量的C-Lp/DTX和Rg3-Lp/DTX的平均尺寸分别为106.8±2.9nm和80.3±3.7nm（详见图2A）。代表性的透射电子显微镜（TEM）图像显示，Rg3-Lp/DTX具有与C-Lp/DTX相似的球形结构（详见图2B），Rg3-Lp/DTX的载药量和包封率分别为6.5±0.2和91.0±2.6%。
图2. C-Lp/DTX和Rg3-Lp/DTX的制备和表征
Rg3-Lp的精确CTC活性靶向作用
Rg3-Lp比C-Lp在血液中能捕获更多的循环4T1细胞，Rg3-Lp对4T1细胞具有很强的主动靶向能力（详见图3）。
图3. Rg3-Lp的精确CTC靶向能力
Rg3-Lp对已形成肺转移的靶向能力
Rg3-Lp的主动靶向能力可归因于与Glut1的相互作用（详见图4）。
图4. 将Rg3-Lp和C-Lp靶向已经形成的肺转移以及在静态4T1细胞中对 Rg3-Lp和C-Lp的细胞摄取
Rg3-Lp的靶向机制
Rg通Rg3的糖基链Glut的氨基酸残基之间的氢键与Glut1相互作用（详见图5）。Rg3在制备成Rg3-Lp后保留了与Glut1的相互作用。Rg3具有从脂质体表面延伸其糖基的潜力。
图5. Rg3-Lp对肿瘤细胞的主动靶向机制
Rg3-Lp/DTX增强细胞毒性和选择性消除血液中的CTC
Rg3-Lp/DTX对血液中的CTC发挥细胞毒性。值得注意的是，虽然Rg3单独给药时没有明显的细胞毒作用，但同时使用时可明显增强DTX对肿瘤细胞的细胞毒性（详见图6）。Rg3通过降低NF-κB和抗凋亡Bcl2的表达以及促进促凋亡Bax的表达来促进DTX的细胞毒性和凋亡作用。
图6. 脂质体的细胞毒性和凋亡作用
Rg3-Lp/DTX对TNBC肺转移的抑制作用
研究人进一步证明了Rg3-Lp/DTX对TNBC肺转移的抑制作用，Rg3-Lp/DTX显著提高了小鼠的生存能力（详见图7）。
图7. Rg3-Lp/DTX对小鼠肺转移和存活时间的影响
Rg3-Lp/DTX对转移微环境的影响及其机制
图8. 不同药物治疗肺转移生态位的差异调节
研究讨论
人参皂苷Rg3是一种来源于人参的天然活性成分，该团队发现其具有药物、膜材、靶头等多重作用。作为药物，Rg3不仅自身具有良好的抗肿瘤活性，还可显著提高共载的化疗药物对CTC的杀伤效果；作为辅料，不仅可替代胆固醇改善脂质体膜稳定性和流动性，Rg3的葡萄糖基团可伸出脂质体表面，特异性识别并结合CTC表面过表达的葡萄糖转运体1（glucose transporter1，Glut1），实现对体内循环系统转移的“种子”CTC的捕获与杀伤。肿瘤细胞分泌的单核细胞趋化蛋白（C–C chemokine ligand 2，CCL2）是构成转移微环境的重要因素，它会帮助CTC逃过机体免疫监视。该研究证明，当人参皂苷脂质体随着CTC细胞到达转移病灶后，人参皂苷Rg3可通过抑制CTC的CCL2分泌，从而破坏转移微环境的形成，帮助免疫系统杀伤和识别CTC。
该项研究通过将脂质体中的胆固醇替换为Rg3制备载化疗药物的人参皂苷脂质体，充分发挥了人参皂苷的多重功能，同时实现对肿瘤转移“种子”和“土壤”的破坏，发挥”一石二鸟”的作用。该制剂无需复杂的化学修饰，制备过程简单，成本可控，具有很强的临床转化前景。
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