硼中子俘获疗法(BNCT)是一种利用天然非放射性同位素硼-10(10B)的核俘获和裂变反应的治疗手段。当10B暴露于热中子辐照下时,会发生裂变,产生高能锂-7核(7Li)和α粒子(4He),从而有效杀死肿瘤细胞[1],[2],[3],[4]。由于这些粒子的传播路径较短(5–9 μm),它们能够精确摧毁积聚了足够10B的肿瘤细胞,同时不损伤周围的健康组织[5],[6]。这一特性突显了精确、肿瘤特异性地输送硼化合物以实现成功BNCT的关键性要求[7],[8]。p-硼苯丙氨酸(BPA)是目前在日本唯一获批上市的硼基药物,已被应用于临床中子俘获疗法[9]。作为苯丙氨酸的类似物,BPA能够被L型氨基酸转运蛋白1(LAT1)选择性识别和转运,而LAT1在肿瘤细胞中过度表达[10],[11],[12]。与其他含硼化合物相比,BPA在临床试验中显示出更好的安全性和更强的抗肿瘤效果,使其成为BNCT的首选药物。
然而,BPA的临床应用仍面临一些挑战,包括肿瘤滞留时间短、肿瘤积聚不足以及成像兼容性差。作为小分子,BPA在肿瘤内的滞留时间有限。当细胞外BPA浓度低于细胞内浓度时,它会通过反向转运机制从肿瘤细胞中排出,从而降低其治疗效果[13]。为了解决这个问题,临床实践中通常在照射前和照射期间连续静脉输注BPA以延长其在肿瘤组织中的滞留时间[14],[15]。然而,这种策略也会导致血液和正常器官中的10B浓度升高,增加脱靶毒性的风险,并影响BNCT的组织特异性细胞毒性。此外,BPA本身不具备增强体内成像的能力,而传统的放射性同位素标记方法也存在固有的局限性[16]。因此,迫切需要开发新一代硼剂,以延长肿瘤内的滞留时间、提高肿瘤靶向性,并实现实时硼分布监测[17],[18],[19],[20]。
本文报道了一种基于金属多酚的硼纳米药物(EB@Gd NPs),旨在提高BNCT的疗效并具备临床成像能力。这些纳米颗粒通过(−)表没食子儿茶素-3-没食子酸酯(EGCG)、BPA和钆离子(Gd3+的自组装制备而成。EGCG是绿茶中的主要多酚成分,能够显著提高BPA的溶解度并发挥内在的抗肿瘤作用[21],[22],[23]。EGCG的多个酚羟基与BPA的硼酸基团形成动态共价儿茶酚-硼酸酯键,推动纳米颗粒的初级组装[24],[25]。除了提高药物溶解度外,EGCG还能诱导肿瘤细胞凋亡并抑制DNA修复,从而限制癌症进展和转移[26]。BPA既作为必需的10B来源,又通过LAT1介导作用靶向肿瘤。此外,Gd3+的加入赋予了纳米颗粒磁共振成像(MRI)功能。Gd3+与EGCG上的残留酚羟基结合,形成稳定的金属-多酚网络,进一步提高纳米颗粒的结构稳定性[27],[28],[29]。
EB@Gd NPs有效解决了BPA肿瘤滞留时间短、EGCG和Gd3+生物利用度及选择性低的问题。关键在于,EB@Gd NPs通过LAT1介导的主动靶向与增强渗透性和滞留性(EPR)效应驱动的被动靶向的协同作用,实现了高效的肿瘤积聚。Gd3+支持的MRI技术能够精确监测EB@Gd NPs在肿瘤中的积聚情况,有助于确定最佳中子照射时间。BNCT结合EGCG诱导的DNA损伤修复作用,能够在肿瘤细胞中产生大量的DNA双链断裂(DSB),从而增强治疗效果(图1)。因此,EB@Gd NPs通过良好的肿瘤积聚和高效的DNA损伤抑制作用,为基于诊断的BNCT治疗提供了一个强大的整合型硼输送纳米平台。