胰腺癌是一種極具侵略性的惡性腫瘤，通常在晚期被診斷出來。全身性化療是提高總體生存率和生活質量的主要治療方式，但預后仍然極差，五年生存率低于5%。治療挑戰來自于癌細胞與腫瘤微環境中支持細胞之間的復雜相互作用。針對這些支持細胞的新策略對于增強化療效果至關重要。近期研究強調了神經系統在推動包括胰腺癌在內的各種癌癥的啟動和進展中的關鍵作用。胰腺腫瘤具有神經支配，神經密度與腫瘤大小和存活時間相關，表明神經活動對癌癥生物學的影響。神經與癌癥相互作用，為腫瘤生長創造有利的微環境。癌細胞可以分泌神經營養因子來招募神經并促進神經發生，而神經則釋放刺激癌細胞生長和擴散的神經遞質。此外，腫瘤中的免疫細胞，如巨噬細胞，也會影響神經。癌細胞的神經周圍侵襲可以吸引巨噬細胞并將其極化為M2樣腫瘤相關巨噬細胞（TAMs），最終促進神經生長。此外，交感神經活動影響內皮細胞代謝并誘導腫瘤血管生成。有趣的是，蒽環類化療藥物增加交感神經活動和腫瘤內去甲腎上腺素（NE）含量，從而促進化療抗性。因此，有效干預腫瘤組織中的神經可能代表了一種增強胰腺癌化療療效的潛在策略。Tropomyosin受體激酶（Trk）是在外周和中樞神經系統中表達的受體酪氨酸激酶，對于介導腫瘤微環境中的神經-癌癥交叉對話至關重要。Trk被神經營養因子如神經生長因子（NGF）和腦源性神經營養因子激活，促進神經生長和突觸可塑性。Trk和神經營養因子的上調與胰腺癌中的交感神經支配和增強的NE含量相關。令人鼓舞的是，Trk抑制減少了神經支配并減緩了正位胰腺癌模型中的腫瘤生長，使Trk成為增強治療的有希望的靶點。Larotrectinib（Lar）是首個獲得食品藥品監督管理局批準的Trk抑制劑，對攜帶神經營養酪氨酸受體激酶（NTRK）基因融合的腫瘤具有高療效和選擇性，可以破壞腫瘤神經支配。然而，Trk抑制劑通常會導致中樞神經系統的副作用，包括共濟失調和感覺異常。因此，如何實現Lar到腫瘤內神經的靶向遞送以抑制腫瘤神經支配并改善治療結果仍然是一個巨大的挑戰。革蘭陰性細菌自然分泌的細菌外膜囊泡（OMVs）直徑在30-200 nm之間，通過出芽過程釋放。由于其高腫瘤靶向能力、良好的生物相容性和易于制備，OMVs已被用作抗癌藥物遞送載體。此外，OMVs含有多種病原體相關分子模式，如脂多糖、鞭毛蛋白和肽聚糖，因此能有效激活Toll樣受體信號通路，將M2樣腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）重新極化為M1樣表型。鑒于此，華中科技大學甘璐、楊祥良、東南大學滕皋軍院士等人從廣泛用于臨床設置的益生菌大腸桿菌Nissle 1917（EcN）衍生的OMVs，通過神經結合肽NP41進行修飾，以將Lar（Lar@NP-OMVs）遞送到腫瘤內的神經。Lar@NP-OMVs不僅通過阻斷神經營養因子/Trk信號通路直接抑制神經功能，而且還有效地將M2樣TAMs重新極化為M1樣表型，以損害神經。因此，Lar@NP-OMVs顯著抵消了神經驅動的癌細胞增殖和遷移以及血管生成。值得注意的是，Lar@NP-OMVs大大減輕了吉西他濱（GEM）促進的神經發生，從而增強了其在胰腺癌中的治療效果。
研究表明，胰腺癌的腫瘤微環境中存在神經浸潤，這些神經促進了腫瘤的進展。Kaplan-Meier分析顯示，與神經相關的基因（如β3-微管蛋白、神經絲重鏈和酪氨酸羥化酶）表達水平高與胰腺癌患者生存率低相關，揭示了腫瘤相關神經在預后中的作用。在原位Panc02腫瘤攜帶小鼠和人類胰腺癌組織中檢測到典型的神經標記物表達，表明軸突和神經干分布在腫瘤組織中。癌細胞分泌的神經營養因子通過Trk受體促進神經元存活和軸突生長。免疫熒光染色顯示，Trk在小鼠和人類胰腺癌組織中顯著表達，且Trk表達水平與胰腺癌患者預后呈負相關?；仡櫺匝芯恳沧C實了高Trk表達與較短生存時間相關。此外，Trk家族基因與胰腺癌患者腫瘤組織中多種神經標記物表達水平呈正相關，表明Trk對胰腺腫瘤中的神經功能至關重要，Trk的靶向抑制可能阻斷神經-癌癥交叉串擾，增強治療效果。為了構建靶向神經的納米載體，首先通過超速離心從EcN培養上清中分離出OMVs。通過邁克爾加成反應將DSPE-PEG-Mal與神經結合肽NP41偶聯，合成DSPE-PEG-NP41。然后將OMVs與DSPE-PEG-NP41孵育，得到NP41修飾的OMVs（NP-OMVs）。接著，OMVs和NP-OMVs與Lar孵育，分別得到Lar@OMVs和Lar@NP-OMVs。這些納米載體保持了均勻的形態和雙層膜結構，尺寸約為150 nm，zeta電位約為-12 mV，且具有良好的pH響應性藥物釋放特性和穩定性。隨后，研究人員通過流式細胞儀檢測了DiD標記的OMVs和NP-OMVs在不同細胞類型中的熒光，發現NP-OMVs能特異性地靶向神經細胞。進一步實驗顯示，Lar@NP-OMVs在神經細胞中的積累比Lar@OMVs和單獨的Lar更多。在小鼠模型中，IR780標記的NP-OMVs在腫瘤中的積累顯著高于OMVs，且與神經標記物的共定位更多，證明其能有效靶向腫瘤內的神經。此外，Lar@NP-OMVs在血液循環中的時間也比單獨的Lar更長。圖|Lar@NP-OMVs 在體外有效抑制神經功能
Lar通過與Trk結合，阻斷神經營養因子/Trk相互作用，抑制神經功能。在NGF存在下，Lar@NP-OMVs處理的PC12細胞和DRG神經細胞顯示出顯著的神經突起生長抑制，且對NGF誘導的神經突起生長抑制效果強于單獨的Lar。Lar@NP-OMVs還降低了神經標記物的mRNA表達，并減少了NGF刺激下PC12細胞的神經遞質分泌。這些數據表明Lar@NP-OMVs能強烈抑制神經功能。神經與癌細胞之間的相互作用通過旁分泌信號影響癌細胞行為。Lar@NP-OMVs處理的PC12細胞上清顯著抑制了Panc02細胞的活力和集落形成，減少了Panc02細胞的遷移。Lar@NP-OMVs還顯著減少了神經誘導的血管生成，包括抑制HUVECs的遷移和管狀結構形成。這些效果可能通過減少PC12細胞中NE的產生和影響HUVECs中β-腎上腺素能受體的激活來實現?？傮w而言，Lar@NP-OMVs有效地抑制了神經-癌細胞串擾，從而抑制了癌細胞的增殖和遷移，以及神經誘導的血管生成。圖|Lar@NP-OMV 處理的神經有效抑制癌細胞生長和遷移以及血管生成Lar@NP-OMVs重極化M2型TAM以阻止神經生長研究發現神經系統與免疫系統之間存在復雜聯系，特別是M2樣巨噬細胞與神經功能在胰腺癌中的作用。利用TIMER2.0分析，發現神經標記物的表達與胰腺癌患者中M2樣巨噬細胞浸潤呈正相關，暗示M2樣巨噬細胞可能影響胰腺癌中的神經功能。OMVs和NP-OMVs能夠被M2樣巨噬細胞吞噬，并促使這些巨噬細胞向M1樣表型轉變，這一過程不因Lar的加入而改變。此外，OMVs和NP-OMVs處理顯著增加了促炎細胞因子的分泌，減少了M2樣標記物的表達，證實了它們促使M2樣巨噬細胞極化為M1樣表型的能力。Lar@NP-OMVs處理的M2樣巨噬細胞上清能夠通過旁分泌機制損害神經功能，而非直接吞噬。TNF抑制劑Etanercept能夠減輕由OMV或Lar@NP-OMV處理的M2樣巨噬細胞上清引發的神經損傷，表明TNF在這一過程中起到了關鍵作用。這些發現揭示了Lar@NP-OMVs通過調節巨噬細胞極化和分泌TNF來影響神經功能，進而可能影響腫瘤進展。圖|Lar@NP-OMV 復極化的 M2 樣巨噬細胞有效抑制神經功能Lar@NP-OMVs在體外實驗中顯示出抑制癌細胞增殖、遷移和血管生成的能力。在原位Panc02腫瘤小鼠模型中，Lar@NP-OMVs相比Lar或Lar@OMVs處理組展現出更強的體內抗癌活性，腫瘤重量分別減少了59.9%和46.8%。Lar@NP-OMVs處理組的腫瘤細胞和增殖細胞數量最少，且顯著抑制了腹膜轉移，延長了小鼠生存時間。生物安全性評估顯示，Lar@NP-OMVs在健康小鼠中引起的白細胞、血小板減少和脾臟重量增加等副作用在7天內基本恢復正常，表明其相對安全性。Lar@NP-OMVs通過直接作用于神經和間接通過重新極化M2樣TAMs來阻斷神經-癌癥串擾，有效抑制了神經功能，并減少了腫瘤血管密度。此外，Lar@NP-OMVs促進了腫瘤浸潤的巨噬細胞、樹突細胞、自然殺傷細胞和CD3+CD8+顆粒酶B+ T細胞，可能影響抗腫瘤免疫。使用神經毒素6-羥多巴（6-OHDA）消融交感神經的實驗進一步證實了Lar@NP-OMVs誘導的神經干預對抗癌效果的貢獻。與NP41偶聯脂質體（Lar@NP-LIPs）的對照實驗表明，OMVs在重新極化M2樣TAMs中發揮關鍵作用，增強了Lar@NP-OMVs的抗癌活性。圖|Lar@NP-OMVs 在原位 Panc02 腫瘤小鼠中具有有效的抗癌活性并改善了腫瘤微環境Lar@NP-OMVs與吉西他濱（GEM）聯合治療顯著提高了治療效果，使33.3%的小鼠腫瘤消失，減少了腹膜轉移，并延長了生存時間。GEM治療增加了腫瘤細胞中的NGF表達和分泌，而Lar@NP-OMVs有效減少了GEM誘導的神經發生，并重新極化M2樣TAMs，減少了腫瘤血管生成。這些發現揭示了Lar@NP-OMVs作為化療輔助劑在多種癌癥類型中增強治療效果的潛力。圖|GEM 和 Lar@NP-OMVs 的組合在原位 Panc02 腫瘤小鼠中具有強大的抗癌活性并改善了腫瘤微環境總之，本文構建了Lar@NP-OMVs使用來自益生菌EcN負載Lar的神經結合肽NP41修飾的OMV靶向腫瘤相關神經。Lar@NP-OMVs通過抑制神經營養因子/Trk信號通路直接破壞神經活動。同時，它們有效地將M2樣TAM轉化為M1樣狀態，以進一步損傷神經。因此，Lar@NP-OMVs有效消除癌癥神經細胞的增殖、遷移和血管生成。重要的是，Lar@NP-OMVs顯著減輕胰腺癌癥中GEM驅動的神經發生。組合Lar@NP-OMVs協同提高GEM的治療效果，從而為改善癌癥治療結果提供了一條有前景的途徑。Qin, J., Liu, J., Wei, Z. et al. Targeted intervention in nerve–cancer crosstalk enhances pancreatic cancer chemotherapy. Nat. Nanotechnol. (2024).https://doi.org/10.1038/s41565-024-01803-1
