研究人员针对肺癌骨转移治疗中难以在骨转移灶达到有效药物浓度这一主要挑战，以及现有双膦酸盐（BPs）依赖钙结合的骨靶向纳米颗粒主动靶向能力不足的问题，受衰老中性粒细胞自然归巢至骨髓的特性启发，构建了一种靶向C-X-C基序趋化因子受体4（CXCR4）的E5肽修饰的脂质体递送系统（D_E5-LPs），用于负载阿霉素（DOX）。该系统旨在使纳米颗粒特异性锚定于高表达CXCR4（CXCR4hi）的衰老中性粒细胞，从而增强药物在骨转移部位的蓄积。在肺腺癌骨转移小鼠模型中，D_E5-LPs能有效抑制肿瘤生长，并减少化疗药物诱导的全身毒性。该研究提出了一种有效的骨靶向药物递送策略，并扩展了针对骨相关疾病的治疗方案。
肺癌是全球最常见的癌症之一，也是癌症相关死亡的主要原因，其中骨转移是导致患者预后不良和死亡的关键因素。骨髓低灌注形成的血-骨髓屏障严重限制了药物向骨转移灶的递送，构成了主要的治疗挑战。虽然多种纳米载体被开发用于骨靶向递送，但基于双膦酸盐（BPs）的功能化纳米颗粒由于非特异性蓄积和被动靶向特性，难以特异性靶向骨病变区域。因此，发展主动骨靶向策略至关重要。研究人员注意到，中性粒细胞的CXCR4表达水平在其生命周期中逐渐上调，衰老的中性粒细胞（CXCR4
hi）会通过CXCR4/C-X-C基序趋化因子配体12（CXCL12）信号轴自发迁移至骨髓。基于此，本研究提出通过纳米材料在体内直接结合衰老中性粒细胞而非体外共培养的策略，以促进临床转化。研究人员选择工程化靶向CXCR4的E5肽作为导向分子，将其通过迈克尔加成反应偶联到1,2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-腙-聚乙二醇2000-马来酰亚胺（DSPE-HYD-PEG
2000-MAL）上，构建了DSPE-HYD-PEG
2000-E5。随后，利用薄膜水化法制备了负载DOX的E5肽修饰脂质体（D_E5-LPs）。该系统设计为在静脉注射后能在体内自发结合衰老中性粒细胞，并通过中性粒细胞的归巢作用将药物递送至骨转移部位；在到达酸性肿瘤微环境（TME）后，脂质体响应性解体，释放药物并增强肿瘤细胞对药物的摄取。在通过胫骨内注射建立的小鼠肺癌骨转移模型中，该系统实现了显著的治疗效果。该研究开发了一种能够与循环系统中衰老中性粒细胞自发结合的药物递送系统，用于治疗肿瘤骨转移，揭示了一个适用于多种骨疾病的通用性骨病变靶向平台。
本研究主要运用了以下关键技术方法：通过Michael加成反应合成DSPE-HYD-PEG
2000-E5脂质组分，并采用薄膜水化法制备E5肽修饰的脂质体（E5-LPs），利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、核磁共振（NMR）、动态光散射（DLS）和透射电子显微镜（TEM）对其进行表征。利用生物信息学工具分析公开数据库中的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据和临床数据，以评估中性粒细胞CXCR4表达水平及其与患者预后的相关性。构建了C57BL/6小鼠胫骨内注射Lewis肺癌（LLC）细胞的骨转移模型，并通过活体成像系统（IVIS）、流式细胞术、免疫荧光染色、微计算机断层扫描（micro-CT）、血液学分析及组织病理学检查等手段，系统评估了纳米平台的体内分布、靶向能力、抗肿瘤效果和生物安全性。
（1）CXCR4水平与肺癌患者预后相关，并在转移性肺癌患者中性粒细胞中表达升高。研究人员首先利用癌症基因组图谱（TCGA）和基因表达综合（GEO）数据库进行分析，发现CXCR4在肺腺癌（LUAD）中的表达与病理分期呈负相关，且高表达与更好的总生存期（OS）独立相关，是预后良好的标志。然而，其在肺鳞癌（LUSC）中的预后意义具有组织亚型特异性。随后，整合分析来自12例正常骨组织、3例非小细胞肺癌（NSCLC）骨转移样本以及外周血的scRNA-seq数据。结果显示，骨转移微环境中中性粒细胞的比例显著高于正常骨组织；并且，肺癌患者外周血中CXCR4阳性中性粒细胞的比例高于健康对照组。这为利用衰老中性粒细胞进行“搭便车”策略靶向递送药物提供了生物学依据。
（2）E5-LPs的制备与表征。研究人员成功合成了DSPE-HYD-PEG
2000-E5，并通过FTIR和
1H-NMR验证。采用薄膜水化法制备了D_E5-LPs，筛选确定HSPC与胆固醇的最佳质量比为2:1。D_E5-LPs的粒径约为132 nm，Zeta电位约为+21 mV，载药量和包封率分别为2.3%和90.9%。体外释放实验表明，D_E5-LPs在酸性条件（pH 6.5）下的药物释放显著快于生理条件（pH 7.4），TEM图像显示其在酸性环境中形态变得不规则，证实了系统具备pH响应性释放特性。
（3）E5-LPs在体内外的靶向能力。体外实验显示，与未修饰脂质体（DiO_LPs）相比，E5肽修饰显著增强了脂质体与小鼠衰老中性粒细胞的结合能力。免疫荧光成像证实DiO_E5-LPs定位于中性粒细胞膜表面。在预孵育于pH 6.5缓冲液后，其与中性粒细胞的结合能力显著下降，证明E5-LPs具有pH敏感的解离特性。同时，该系统对中性粒细胞表现出优于单核细胞和T细胞的靶向特异性。体内生物分布研究显示，在小鼠肺癌骨转移模型中，DiR标记的E5-LPs（DiR_E5-LPs）在肿瘤部位的蓄积显著高于未修饰的DiR_LPs，尤其在注射后8小时，肿瘤区的荧光信号达到峰值，且为未修饰组的2.03倍。免疫荧光染色进一步证实，DiR_E5-LPs在荷瘤侧的肿瘤组织和骨髓中荧光强度更高，而在肝脏和脾脏中的蓄积减少。
（4）D_E5-LPs的体外抗肿瘤活性增强。细胞摄取实验证明，D_E5-LPs，尤其是经酸预处理的D_E5-LPs，能显著提高肺癌细胞（LLC和A549细胞）对阿霉素的摄取效率。酸性环境促使腙键水解和PEG层脱落，降低了空间位阻，促进了细胞内化。体外细胞毒性实验（CCK-8和Calcein-AM/PI双染）表明，酸预处理的D_E5-LPs对肿瘤细胞的增殖抑制作用最强，其次是D_E5-LPs和D_LPs组，游离DOX组最弱，这与细胞内药物蓄积增加直接相关。
（5）D_E5-LPs在体内对骨转移的抗肿瘤效果及减毒作用。在小鼠肺癌骨转移模型中，D_E5-LPs治疗组显示出最强的抗肿瘤效果，表现为肿瘤体积和重量最小。micro-CT分析显示，D_E5-LPs组小鼠胫骨的骨溶解病变最轻，并有效维持了骨矿物质密度（BMD）。安全性评估表明，与游离DOX组相比，D_E5-LPs治疗显著减轻了化疗引起的骨髓抑制（如白细胞和血小板减少）和体重下降。主要器官（心、肝、脾、肺、肾）的H&E染色未见明显病理改变，表明系统毒性低。
综上所述，本研究成功开发了一种基于中性粒细胞“搭便车”策略的酸响应性脂质体（E5-LPs），用于治疗肺癌骨转移。该平台通过E5肽特异性靶向并结合循环中的衰老中性粒细胞，借助其归巢能力将化疗药物高效递送至骨髓，减少了药物在其他器官的非靶向分布，从而降低了副作用。同时，脂质体在肿瘤酸性微环境中响应性解体，增强了肿瘤细胞对药物的摄取，显著提升了治疗效果。这项工作为向骨转移灶递送药物并增强肿瘤部位蓄积提供了一个有前景的平台，展现出良好的临床应用潜力。
