細胞膜仿生修飾納米粒腫瘤治療的研究進展*

石 雯 胡芳芳 尹鐵英** 王亞洲

（1）重慶大學生物工程學院，血管植入物開發(fā)國家地方聯合工程實驗室，生物流變科學與技術教育部重點實驗室，重慶400030；2）重慶大學醫(yī)學院，重慶400030）

幾個世紀以來，腫瘤一直是危害人類生命和健康的主要疾病之一，傳統的腫瘤治療方法包括手術切除病灶、化學藥物治療和放射治療［1］。但這些方法都存在一些弊端，如手術未切除的組織中腫瘤細胞的增殖、擴散，導致復發(fā)；化療、放療缺乏對腫瘤組織的特異性選擇，對正常組織、器官產生嚴重的副作用［2］。因此，研發(fā)療效更強、具有腫瘤特異性靶向、副作用更少的治療方法一直是腫瘤防治領域的熱點和焦點。

納米粒（nanoparticles，NPs）作為納米醫(yī)學的探針或藥物遞送載體已經受到廣泛關注［3］。為了獲得良好的抗腫瘤效果，在腫瘤治療藥物遞送載體領域［4］，要求NPs具備多種功能：a.響應不同的體內環(huán)境和跨越多個生理屏障［5］；b.能夠在體循環(huán)中長期停留；c.能夠抵抗網狀內皮系統清除作用和降低免疫反應；d.在腫瘤部位被動或主動積累；e.有較高的腫瘤攝取量和藥物釋放效率［6］。為了實現這些功能，研究者設計了多種多樣的納米藥物結構，如多孔二氧化硅納米粒、脂質體納米粒、蛋白質作為載體的NPs等。然而，這些NPs仍有許多不足之處，免疫原性和靶蛋白脫吸附等問題依舊存在，使其抗腫瘤效果降低［7］。

細胞膜仿生修飾納米粒（cell membrane biomimetic modified nanoparticles，CMBMNPs）通過將天然或仿生細胞膜材料修飾于合成NPs 表面，得到的CMBMNPs 具有高度可控的生物學功能［8-9］。CMBMNPs 不會破壞NPs 原有的物理化學性質，同時還賦予NPs細胞膜的生物學功能，利用細胞膜表面蛋白質和多糖的功能使NPs避免被免疫系統攻擊［10］。與未進行細胞膜仿生修飾的NPs 相比，修飾后的NPs 具有更長的體內循環(huán)時間［11］。同時，細胞膜修飾策略可以提高NPs的腫瘤靶向能力，而不同的細胞膜來源可賦予NPs多樣的腫瘤治療作用［12］。這使CMBMNPs 在腫瘤治療領域表現出巨大潛力。本文將從CMBMNPs 具有的優(yōu)勢、制備方法和特征分析方法出發(fā)，介紹CMBMNPs在腫瘤靶向化療、光熱診療、免疫治療方面的積極作用（圖1）。

Fig.1 Schematic diagram of cell membrane biomimetic modification nanoparticles for tumor treatment圖1 細胞膜仿生修飾納米粒腫瘤治療示意圖

1 細胞膜仿生修飾納米粒的優(yōu)勢

1.1 良好的免疫逃避能力

納米醫(yī)學的主要目標之一是實現治療性納米載體的體內長循環(huán)，雖然納米粒可以通過被動靶向如穿透和滯留效應，及主動靶向完成藥物遞送，但是納米粒作為一種外源性物質，很容易被機體的免疫系統識別并清除，隨后人們使用聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）作為材料減少納米粒的清除，但是Lubich等［13］發(fā)現多次注射PEG-NPs后，機體產生抗PEG 抗體，反而促進NPs 被清除。CMBMNPs是一種新的仿生方法，通過將細胞膜包被在NPs表面，源自細胞的膜結構、蛋白質、糖類可以保留在NPs表面，賦予NPs天然細胞膜的相關表面性質和生物學功能［14］。Wang 等［15］的研究中使用紅細胞（red blood cell，RBC）膜包被載有雷帕霉素（rapamycin，RAPA） 的聚乳酸-乙醇酸（poly（lactic-co-glycolic acid），PLGA）NPs，利用細胞膜固有的自我識別功能，使NPs具有逃避免疫系統清除的能力，并且實現了靶向血管病變部位藥物的按需釋放。巨噬細胞膜包被NPs可減少免疫細胞對NPs 的清除作用，延長NPs 循環(huán)壽命［16］。此外，白細胞膜包被的納米多孔硅顆粒也借助白細胞膜的固有生物學功能實現了納米粒的免疫逃避和靶向治療的作用［17］?？傊?，CMBMNPs 利用細胞膜的天然功能增強了NPs的生物相容性和免疫逃避能力，極大地延長了其循環(huán)時間。

1.2 優(yōu)良的藥物裝載能力

NPs是一種優(yōu)良的藥物遞送載體，將多個功能單元與可溶性大分子結合或通過共聚物的自組裝可使NPs 裝載各種治療劑或成像劑［18］。并且藥物分子與聚合物骨架的直接結合允許精確的藥物裝載并增加對藥物釋放的動力學控制［19］。為此，研究人員設計了多種納米載體，如聚合物載體、脂質體納米粒和溶致液晶［20］、金屬納米載體和纖維紡絲［21］等，它們都有不俗的藥物裝載和控制釋放能力。CMBMNPs 將細胞膜包被于NPs 表面形成核-殼結構，不影響NPs藥物負載能力的同時對藥物提供更好的保護作用［22］。將光敏劑（4',4'',4''-(porphine-5,10,15,20-tetrayl） tetrakis （benzoic acid）（TCPP）裝載于自然殺傷細胞（natural killer cells，NK）仿生修飾的納米粒中， 通過光動力療法（photodynamic therapy，PDT）治療原發(fā)腫瘤，發(fā)現NK-NPs的藥物包封率和載藥率與未進行膜修飾的NPs相當，而TCPP泄漏明顯減少，說明NK-NPs具有良好的藥物裝載和保護能力［23］。CMBMNPs良好的藥物裝載和保護能力在腫瘤治療上可以提高藥物利用率和單劑藥物治療效果。

1.3 良好的腫瘤靶向能力

研究者發(fā)現，利用免疫細胞的腫瘤歸巢作用，能賦予CMBMNPs 腫瘤靶向能力，從而對腫瘤靶向化療表現出積極影響［24-25］。其次利用細胞天然的同型或異型黏附性質，可以設計和構建出具有靶向功能的CMBMNPs［26］。如癌細胞可以對其同源癌細胞膜包被的NPs產生極好的自我識別內化，使NPs 特異性的靶向腫瘤［27］。另外，干細胞膜仿生修飾的納米粒也呈現良好的腫瘤靶向能力，如利用血小板（platelets，PLT）和癌干細胞混合膜包被的氧化鐵磁性納米粒能夠主動靶向腫瘤，增強對腫瘤生長的抑制作用［28-29］。細胞膜仿生修飾藥物遞送系統由于良好的靶向性，成為腫瘤治療研究中常見的納米藥物系統。

1.4 透血腦屏障能力

大腦血管內皮細胞通過各種緊密連接蛋白相互相連，并與腦內周細胞和星形膠質細胞相互作用，形成血腦屏障（blood brain barrier，BBB）這一特殊的屏障系統［30］。BBB 嚴格限制各種物質進入中樞神經系統，如血液中的炎癥因子、神經毒性物質、免疫細胞等［31］，這一特性使腦部腫瘤治療成為一個難題。CMBMNPs是一種由納米技術主導設計的藥物遞送平臺，它可以跨越各種生理屏障，包括BBB［32］，使藥物順利抵達腦腫瘤部位，增強腦腫瘤部位的藥物積累，進一步提高腦腫瘤治療效果。例如有研究表明，中性粒細胞（neutrophils，NEs）膜包被的紫杉醇（paclitaxel，PTX）陽離子脂質體（cationic liposome，CL）可以穿透血腦屏障抑制神經膠質瘤的術后復發(fā)［33］。當PTX-CL/NEs、PTX-CL 和PTX 通過膠質瘤荷瘤小鼠術后尾靜脈注射，并對大腦中遞送的PTX 進行定量時，發(fā)現PTX-CL/NEs組PTX在大腦中的積累顯著性高于PTX組和PTX-CL組。這證實了由術后炎癥反應介導的PTX-CL/NEs 透過BBB 靶向腦腫瘤的優(yōu)越性。

2 細胞膜仿生修飾納米粒的制備方法和特征分析方法

制備細胞膜仿生修飾的納米粒通常包括3個主要步驟：分離細胞膜、合成納米顆粒、融合細胞膜與納米粒，最終產生CMBMNPs。這里，對常見的CMBMNPs的制備步驟進行介紹。

2.1 分離細胞膜

分離得到細胞膜囊泡需要經過細胞獲取、裂解、超速離心3 個步驟。簡單地說，需要從血液、細胞系或機體內獲取足夠數量的目的細胞，將收集的細胞經過低滲處理或反復凍融循環(huán)［34］，然后進行高速離心以去除胞內內容物。接下來，用含有蛋白酶抑制劑的緩沖液多次洗滌得到的顆粒，獲得細胞膜懸液。經過超聲均質后，得到大小不均的囊泡。為了保證膜的生物活性，每一個步驟都需要在0～4℃下進行。

2.2 合成納米顆粒

細胞膜修飾納米粒的納米顆粒材料分為有機材料和無機材料兩大類，自從納米醫(yī)學發(fā)展至今，人們已經嘗試多種材料制備納米粒，由于本文主要討論細胞膜修飾納米粒，對合成納米粒的材料不過多敘述，一般來講，有機材料常用PLGA、聚己內酯（polycaprolactone，PCL）、脂質體和納米凝膠等，無機材料常見的是硅、二氧化硅、金、四氧化三鐵、硫化銅和上轉化納米粒子等［35］。這些材料可使納米粒核心具有很高的載貨能力以及優(yōu)異的電、磁和光學性能［36］。納米粒核心在藥物釋放性能、藥代動力學行為以及載藥系統的大小和形狀方面起著決定性的作用，因此需要依據不同的研究目的來設計，理想的情況下應設計多種材料進行擇優(yōu)比較。

2.3 融合細胞膜與納米粒

在分別獲得細胞膜和納米粒核心后，需要細胞膜包裹住納米粒，才能獲得細胞膜修飾的納米粒，這一步驟決定了載藥系統的最終電荷、粒徑以及包裹效果，是決定CMBMNPs 制備成功最重要的一步，傳統的制備方法為共孵育法和攪拌混合法，但這兩種方法的膜包被效率較低，膜損耗較大。本文介紹目前合成CMBMNPs 的主流方法：機械擠出法、超聲法和微流控電穿孔法。

2.3.1 機械擠出法

機械擠出法是一種成熟的細胞膜修飾納米粒制備方法，利用多孔聚碳酸酯膜將膜與納米粒核心共擠出［34，37］。其原理是利用細胞膜的流動性，在擠壓過程中機械力可以使納米粒核心穿過磷脂雙層，形成膜包裹的納米粒。首先，對純化的細胞進行初始低滲處理以除去其細胞內容物；然后，清洗空的細胞，并通過聚碳酸酯多孔膜多次擠出，產生細胞膜衍生的囊泡；最后，利用反復多次的機械擠出通過400 nm、200 nm、100 nm 的聚碳酸酯多孔膜，將細胞膜囊泡與納米粒融合，使得到的納米粒分布更均勻，形成細胞膜仿生修飾的納米粒（圖2a）。

2.3.2 超聲法

超聲法是另一種常見的融合方法。利用超聲波產生的空化氣泡破壞膜結構，形成囊泡，將囊泡與納米粒共孵育，使膜在納米粒周圍重組。為了提高包裹效果和減少蛋白質變性，需要調節(jié)各種參數，如超聲功率、頻率、持續(xù)時間等，因此相對共擠出方法更費時費力，但是在參數優(yōu)化后，對于生產大量CMBMNPs 來說，這種方法更簡便，成本更低（圖2b）。

2.3.3 微流控電穿孔方法

微流控電穿孔的原理與超聲類似，這種方法利用電脈沖使納米粒進入細胞膜被包裹。電穿孔的微流控芯片由5 個部分組成，包含2 個入口、1 個Y形合并通道、1 個S 形混合通道、1 個電穿孔區(qū)域和1個出口［38］。納米顆粒和細胞膜囊泡分別從2個入口注入到微流控芯片中，然后在S形通道中完全混合。當混合物流過電穿孔區(qū)時，電脈沖的作用會導致膜上瞬間產生小孔，納米粒通過小孔進入膜中，最后，從出口收集膜包被納米粒［39］。通過對脈沖電壓、持續(xù)時間以及流速等參數的微調，可以得到包覆性好、穩(wěn)定性高的納米顆粒，但是這種裝置的成本相對機械擠出和超聲法高（圖2c）。

上述3種方法均有各自的特點，可根據不同的細胞膜和納米核心材料及實驗條件選擇適合的方法，同時應注意的是，為了維持細胞膜表面蛋白質活性，需避免有機溶劑和強酸強堿試劑的使用，且在融合過程中保持0～4℃的環(huán)境。此外，經過融合得到的CMBMNPs 需要經過純化，去掉未結合的細胞膜或納米粒，一般采用梯度離心或透析的方法實現。最后將制備好的CMBMNPs保存在4℃緩沖液中，并加入蛋白酶抑制劑，維持CMBMNPs 的活性并進行后續(xù)表征和驗證實驗。

Fig.2 Schematic diagram of cell membrane biomimetic modification nanoparticle preparation methods圖2 細胞膜仿生修飾納米粒制備方法示意圖

2.4 細胞膜仿生修飾納米粒的特征分析方法

CMBMNPs制備后需要對其進行特征分析，目的有3個：a.檢測NPs制備效果，用以調整制備流程，提高細胞膜包被的納米粒產率；b.測量修飾后納米粒的電位、形狀和尺寸等信息，作為基本研究參數；c.對經細胞膜修飾后的納米粒功能進行驗證，包括功能性蛋白質和標記物的表達及納米核心藥物的釋放和治療效果。此外，膜修飾納米系統的毒性也需檢測來保證藥物的安全性。

納米粒的膜包被效率和形貌分析可使用透射電子顯微鏡來完成，它的分辨率可達0.2 nm，能夠得到清晰度高的納米顆粒圖像，用來分析樣本中膜包被納米粒的大小和計算不同視野中膜包被納米粒的比率。透射電子顯微鏡觀察CMBMNPs 是否具有明顯的核-殼結構，此外也可利用掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡分析納米粒表面結構等信息。動態(tài)光散射儀是常見的檢測納米藥物zeta電位和粒徑分布的儀器［40］，無需對樣本做特殊處理，可以較快獲得簡單的實驗數據，也是納米粒檢測的基本方法。也可以通過檢測細胞膜殘留的碳水化合物來驗證細胞膜包裹效果，如糖蛋白和唾液酸檢測［41］。最后利用SDS-PAGE凝膠電泳和免疫印跡、免疫組化、免疫熒光、ELⅠSA等免疫學實驗來檢測膜修飾納米藥物的生物學功能［42］。由于針對不同疾病設計的生物膜、膜修飾原理、納米材料和釋放藥物是不一樣的，上述提到的方法僅適用于細胞膜修飾的PLGA納米粒的特征分析，針對其他藥物遞送系統應根據其特有屬性設計實驗檢測納米系統結構。

3 細胞膜仿生修飾納米粒的應用

不同來源的細胞所提取的細胞膜可賦予NPs不同的腫瘤治療作用［43］，這一特點使CMBMNPs 在腫瘤治療領域表現出巨大潛力，本文將近年有關CMBMNPs在腫瘤治療領域的代表性研究進行了總結（表1），并分別介紹CMBMNPs 在腫瘤靶向化療、腫瘤光熱診療和免疫治療中的應用，所涉及到的細胞膜來源既有血細胞、血小板等血液中存在的細胞，也有腫瘤細胞、干細胞和免疫細胞。此外，也介紹了利用混合細胞膜制備的NPs 的代表性研究。

3.1 腫瘤靶向化療

3.1.1 血小板膜仿生修飾納米粒

PLT是血流不可或缺的組成部分，具有促進止血凝血、靶向血管損傷位點和維持血液循環(huán)完整性的能力［44］。近年來，PLT 與血液中循環(huán)腫瘤細胞（circulating tumor cells，CTC）之間的識別和相互作用引起了相當大的關注［45］，圍繞CTC 的PLT 聚集有助于CTC 在血流中存活并擴散到新組織中［46］。這種特定聚集是由于P選擇素和CD44受體的高親和力，P 選擇素是一種在PLT 上表達的因子，而CD44在腫瘤細胞表達，P選擇素與CD44的特異結合有助于PLT靶向CTC［47-48］。

最近Hu 等［28］開發(fā)了靶向定點遞送的功能性小分子藥物血小板仿生納米微粒（plateletmimicking nanovehicles，PM-NV）。PM-NV由兩部分組成：a.用于裝載小分子藥物的納米凝膠為內芯部分；b.以PLT膜為基礎的外殼。同時該研究將腫瘤壞死因子相關的凋亡誘導配體（tumor necrosis factor-related apoptosis inducing ligand，TRAⅠL）修飾于PLT 膜表面，鹽酸阿霉素（doxorubicin hydrochloride， DOX） 裝 入PM-NV 中 制 備 了TRAⅠL-Dox-PM-NV。體內實驗表明，PM-NV擁有大量來自PLT的“自我識別”蛋白，最大程度地降低了體內免疫原性并延長了循環(huán)時間。更重要的是，PLT膜上攜帶的P選擇素可以特異性地結合腫瘤細胞膜CD44 分子，使TRAⅠL-Dox-PM-NV 可以靶向腫瘤細胞，在腫瘤部位蓄積。同時，當PTRAⅠL-Dox-PM-NV 在腫瘤細胞表面聚集時，可促進TRAⅠL 與細胞膜之間的相互作用，并啟動外源性細胞凋亡信號傳導；當TRAⅠL-Dox-PM-NV被細胞內化后，溶酶體的酸性環(huán)境會介導TRAⅠLDox-PM-NV 釋放Dox，使Dox 在腫瘤細胞核中積累，協同誘導腫瘤細胞凋亡。此外，P 選擇素與CD44的結合可以消除CTC，防止腫瘤轉移。該研究利用PLT和腫瘤細胞之間的特異性親和力，成功開發(fā)了PLT 膜修飾的納米藥物用于TRAⅠL 和Dox的腫瘤靶向遞送。

3.1.2 癌細胞膜仿生修飾納米粒

在腫瘤中，癌細胞表面抗原具有同源或異源黏附特性［49］。這些特性歸因于癌細胞表面的質膜蛋白，包括N鈣黏蛋白、半乳糖凝集素3和上皮細胞黏附分子［50］。受此啟發(fā)，許多研究轉向于癌細胞膜仿生修飾納米粒，NPs 表面包被癌細胞膜（cancer cell membrane，CCM）可以競爭同型癌細胞表面抗原，獲得免疫逃逸和同源靶向能力，可用于高度特異性的癌癥靶向和有效的癌癥治療［51］。

為了驗證癌細胞膜修飾納米粒的同源靶向能力，Zhu 等［52］制備了一種磁性氧化鐵納米粒（Fe3O4MNPs） 平臺，用來自多種癌細胞系的CMBMNPs 研究其同源靶向能力。實驗結果表明，癌細胞膜仿生修飾的Fe3O4MNPs 可以在體外對源癌細胞系實現高度特異性的自我識別，并且對同源腫瘤具有出色的靶向能力，甚至當存在異型腫瘤競爭時，該NPs 仍然選擇性地靶向同源腫瘤。當然，也有其他文獻報道了癌細胞膜仿生修飾的NPs同源癌細胞靶向作用［53-54］?？傊?，來自多種癌細胞系的CMBMNPs，可產生對源癌細胞系優(yōu)異的自我識別和有利的免疫逃逸，這對腫瘤治療產生了巨大的積極影響。

3.1.3 干細胞膜仿生修飾納米粒

干細胞作為一種無限或永生的細胞，能夠產生至少一種類型的、高度分化的細胞，已廣泛應用于醫(yī)學領域，特別是再生醫(yī)學領域［55］。同時干細胞具有腫瘤趨化性，可以靶向腫瘤細胞，比如間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSC）、神經干細胞和造血干細胞，均顯示出腫瘤歸巢能力［56-57］。此外通過遺傳修飾，工程干細胞可以作為藥物載體歸巢到腫瘤部位并分泌細胞毒性蛋白抑制腫瘤生長［58］，表明干細胞在腫瘤靶向化療中表現出巨大潛力。

最近Suryaprakash 等［59］提出了一種混合的MSC/納米微球系統，該系統結合了工程MSC和裝載有米托蒽醌（mitoxantrone，MTX）的納米復合材料，用于增強腫瘤治療。與單獨的納米復合材料相比，該MSC/納米微球系統以更快的速率遷移至惡性膠質瘤細胞（U87）附近，并且在腫瘤組織中大量聚集，并在小鼠膠質瘤模型中表現出有效的腫瘤抑制作用，說明MSC 增強了納米微球的腫瘤靶向性，促進了治療藥物的有效釋放。此外，Gao等［60］的研究表明，干細胞膜包被的納米凝膠可以逃避免疫系統的清除，增強載有DOX 的納米凝膠在小鼠體內的腫瘤靶向能力和抗腫瘤功效。另外，Tian 等［61］的研究證明，干細胞膜包被的NPs 可有效靶向和治療原位乳腺癌，為精確有效的乳腺癌治療提供了新的方法?？傊?，這些研究說明，干細胞膜仿生修飾的NPs具有腫瘤靶向功能，將NPs介導的藥物遞送特點與干細胞的腫瘤歸巢特征相結合，可以有效推進靶向惡性腫瘤的聯合治療。

3.1.4 免疫細胞仿生修飾納米粒

a.中性粒細胞膜仿生修飾納米粒

NEs 是機體主要的免疫細胞，具有吞噬作用、趨化作用和殺菌作用，且炎癥因子會增強NEs的趨向性［62］。此外，NEs 還具有天然的透BBB、血腫瘤屏障（blood tumor barrier，BTB）能力［63］，所以NEs可以作為一種良好的腦腫瘤靶向性細胞膜仿生材料的細胞膜提供者［64］。Xue 等［33］研究表明，NEs修飾的攜帶PTX的脂質體可以抑制術后神經膠質瘤復發(fā)。該研究將PTX 封裝到CL 中（PTXCL），然后在其表面包被NEs產生的膜囊泡，以獲得NEs 仿生修飾的遞送載體PTX-CL/NEs。它可以穿透BBB，靶向膠質瘤細胞，并將PTX 有效地遞送給腦部膠質瘤細胞，誘導細胞毒性以抑制腫瘤復發(fā)。而且，Kang等［65］通過在PLGA-NPs的表面包被NEs膜，開發(fā)了NEs仿生藥物遞送系統，并證明在乳腺癌細胞4T1模型中與未包被細胞膜的NPs相比，NEs 細胞膜包被的PLGA-NPs 表現出增強的CTC結合能力。并且在4T1動物模型中，NEs細胞膜包被的PLGA-NPs 也具有更高的CTC 捕獲效率，且改善了轉移前腫瘤歸巢作用。同時Zhou等［66］的研究表明，包被有NEs膜的PLGA可以靶向惡性黑色素瘤，在鼠黑素瘤細胞系B16F10 中顯示出明顯增強的細胞毒性。此外，Cao 等［67］的研究表明，NEs 修飾的治療性NPs，可用于胰腺癌的靶向化療?？傊@些研究表明，NEs仿生修飾的NPs可以靶向腫瘤，對腫瘤進行有效治療。

b.巨噬細胞膜仿生修飾納米粒

巨噬細胞是一種吞噬細胞，其顯示出許多特性，如促進免疫逃避、針對炎癥或腫瘤位點的特異性靶向［68-69］。例如，CD49d 是一種巨噬細胞膜表達的表面標記物，同時也是一些腫瘤細胞表達的血管細胞黏附分子1的主要配體（如MCF-7腫瘤細胞和4T1腫瘤細胞）［70］。通過這種受體與配體的結合使巨噬細胞特異性結合一些腫瘤細胞，使巨噬細胞膜具有腫瘤靶向作用。最近，Cao 等［71］開發(fā)了一種用于腫瘤靶向化療的巨噬細胞膜仿生修飾納米粒，具有響應腫瘤微環(huán)境刺激的控制釋放，可用于腫瘤靶向化療。該納米系統具有腫瘤歸巢和免疫系統逃避功能，表現為足夠的藥物裝載能力和腫瘤靶向能力，可以增強腫瘤治療效果，并且無明顯的毒副作用。

c.T細胞膜仿生修飾納米粒

T細胞是免疫系統中的重要組分，可分為細胞毒性T 細胞、輔助性T 細胞、調節(jié)性T 細胞［72］。T細胞主要參與人體細胞免疫反應，可以靶向殺傷病變細胞，在各種疾病治療中發(fā)揮巨大潛力［73］。最近報道了一種基于人體細胞毒性T細胞膜的仿生修飾藥物遞送系統TPNP［74］。在該系統中，使用T細胞膜對PLGA進行表面修飾，并且對NPs進行局部低劑量輻射（local low-dose irradiation，LDⅠ）處理［75］。TPNP利用人類細胞毒性T細胞的體內長循環(huán)能力和對腫瘤細胞的趨化作用來靶向人胃癌細胞系MKN-45，另外局部LDⅠ可以顯著增強該系統對腫瘤的抑制作用。動物實驗證明，TPNP可以高效靶向胃癌，殺傷癌細胞。該研究為胃癌靶向化療提供了新的途徑。

d.自然殺傷細胞膜仿生修飾納米粒

NK細胞是一種大顆粒淋巴細胞，其通過免疫監(jiān)視來檢測細胞表面是否存在異常，從而提供宿主防御微生物感染和腫瘤細胞的能力［76-77］。與T細胞不同，NK細胞具有通過其細胞表面活化性受體直接靶向腫瘤細胞的能力，并且無需事先敏化就可以殺死腫瘤細胞［78-79］。NK細胞靶向腫瘤的各種機制包括穿孔素/顆粒酶介導的細胞毒性，死亡受體介導的凋亡和γ 干擾素效應功能［80］。研究證明，NK細胞能夠在體內和體外條件下消除腫瘤，腫瘤的耗竭取決于NK 細胞受體與腫瘤細胞配體的結合［81］?；谶@些特性，NK 細胞理論上可用于腫瘤靶向化療。

Pitchaimani 等［82］開發(fā)了一種NK 細胞膜修飾的脂質體遞送系統“NKsomes”，用于腫瘤靶向化療。實驗結果表明，NKsomes成功地保留了NK細胞膜相關的靶向蛋白，并且具有良好的生物相容性，表現為延長的循環(huán)半衰期，在生理條件下更穩(wěn)定。同時該NKsomes 能夠在體外和體內條件下靶向腫瘤細胞，與正常的細胞相比，NKsomes 在體外對腫瘤細胞的親和力更高，并且在體內也具有更強的腫瘤歸巢作用。此外，裝載阿霉素的NKsomes（DOX@NKsomes）在體外和體內對人乳腺癌細胞MCF-7 均顯示出極好的靶向性以及抗腫瘤能力?？傮w而言，這項研究證明了NK細胞膜仿生修飾納米粒具有腫瘤靶向化療的潛力，這為仿生納米藥物的設計提供了新的想法。3.1.5 混合細胞膜仿生修飾納米粒

多種細胞類型包括RBC、干細胞、PLT、免疫細胞、癌細胞等均已被用于膜材料，每種膜材料都有其獨特的功能［83-85］。研究人員嘗試將多種細胞膜混合起來，制備混合膜包裹納米粒，這使納米藥物獲得更多特性，有助于腫瘤治療效果。He等［86］設計了一種混合細胞膜修飾的仿生納米系統，并命名為Leutusome。該系統將脂質體納米粒作為核心，表面含有來自小鼠白細胞（J774A.1）和頭頸癌細胞（HN12）的質膜組分。Leutusome 保留了J774A.1 和HN12 的膜蛋白，可以在血液中長時間循環(huán)，并且有效地積累在B16 腫瘤部位，表明Leutusome不僅擁有了白細胞的免疫逃避功能還具有癌細胞的同源靶向功能。此外，裝載PTX 的Leutusome可以有效地抑制腫瘤生長，同時不引起全身性毒副作用。

Gong 等［87］將巨噬細胞RAW264.7 膜與乳腺癌4T1 細胞膜融合，制備了巨噬細胞-癌細胞混合膜包被的DPLGA@［RAW-4T1］NPs，用于治療源自乳腺癌的肺轉移。DPLGA@［RAW-4T1］NPs 的表面含有RAW264.7和4T1細胞的膜蛋白，由于α4和β1 整聯蛋白的高表達，加入巨噬細胞膜顯著提高了DPLGA@［RAW-4T1］NPs 對轉移腫瘤的靶向能力，而4T1膜能夠靶向同源癌細胞，從而使它們能夠主動到達乳腺癌的肺轉移部位。小鼠體內肺轉移模型實驗表明，DPLGA@［RAW-4T1］NPs 趨于在炎癥部位蓄積，并特定靶向乳腺癌的肺轉移部位，同時DPLGA@［RAW-4T1］NPs 顯示出極好的化學治療潛力，具有約88.9%的抗轉移功效。這項研究為乳腺癌轉移治療提供了一種有前途的方法。

3.2 腫瘤光熱診療

光動力治療（photodynamic therapy，PDT）是一種依賴于光療藥物的非侵入性方法，結合光照射選擇性地殺死癌細胞，對無光照射的正常組織的毒性小［88］。光熱療法使用光吸收劑在高近紅外（near-infrared，NⅠR）激光照射下產生熱量，導致癌細胞熱消融；該療法涉及產生細胞毒性的活性氧，如單線態(tài)氧［89］。光療藥物除了小分子試劑外，還有許多納米材料，包括金納米結構、銀納米粒、碳納米管、磁性納米粒、半導體聚合物納米粒等［90］。一系列細胞膜修飾在光治療納米粒的表面上賦予了NPs新的生物學功能。

Peng 等［91］開發(fā)了一種RBC 膜包被的載有DOX 的 普 魯 士 藍/二 氧 化 錳（prussian blue/manganese dioxide，PBMn） 納 米 粒，命 名 為PBMn-DOX@RBC。這個系統不僅擁有較長的體內循環(huán)時間，還可以將光熱療法和化學療法相結合，進一步增強腫瘤抑制作用。同時也有其他報道表明，RBC膜包被的NPs可以用于腫瘤光熱診療。比如，將Fe3O4磁性納米粒和RBC膜衍生的囊泡注入微流體裝置中，制備的RBC 膜包被的NPs 也具有優(yōu)異的光熱診療效果［92］。另外，RBC 膜包被的金納米籠，也可用于靶向癌癥的光熱和化學療法［93］。RBC 是血液中最豐富的細胞，它在人體內的保留時間長達120 d［94］。RBC膜表面具有豐富的膜蛋白、聚糖等，還有很多天然的“自我”標記物如CD47 蛋白［95］，另外RBC 膜表面的酸性唾液酸成分，可以有效減少網狀內皮系統對RBC 修飾納米粒的攝取，延長RBC修飾納米粒體內循環(huán)時間，并使其能夠逃避免疫清除［96-97］。

聚吡咯納米粒（polypyrrole nanoparticles，PPy NPs）在NⅠR輻射下會產生熱量，因此被廣泛用于腫瘤的光熱療法［98］。有研究顯示，表面修飾了混合RBC和PLT膜的PPy NPs，得到PPy@［R-P］NPs，可以直接在NⅠR 下殺死腫瘤細胞［99］。其中RBCPLT混合膜賦予PPy@［R-P］NPs體內長循環(huán)時間和靶向功能。經尾靜脈注射PPy@［R-P］NPs 后，在NⅠR激光照射下，光熱刺激會損傷腫瘤血管，從而形成大量微血栓。由于存在PLT膜，大量PPy@［R-P］NPs被成功募集到微血栓部位，改善了NPs在腫瘤組織中的分布，從而實現了優(yōu)異的光熱診療效果。

Wang 等［100］將來自RBC 和B16F10 的混合膜材料仿生修飾于空心銅制備的硫化物納米粒上用于黑色素瘤的光熱協同治療。另外，Jiang 等［101］將RBC 膜與人乳腺癌細胞（MCF-7）膜融合在一起，制成RBC-癌細胞混合膜包被的NPs 系統，得到Melanin@RBC-M，用于腫瘤光熱診療。該系統保留了兩種源細胞的膜蛋白，其中MCF-7 膜成分可顯著增強Melanin@RBC-M 的同型靶向能力，而RBC 膜成分可有效減少巨噬細胞對Melanin@RBC-M的攝取，并改善其血液循環(huán)時間。此外，體外光聲實驗顯示，Melanin@RBC-M 具有隨著NPs尺寸（64～148 nm）增加而增強的光聲信號，并且當激發(fā)波長在680～800 nm范圍內時，光聲振幅隨著NPs 濃度呈線性增加。說明Melanin@RBC-M 表現出良好的腫瘤靶向作用和光熱診療功效。

癌癥相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）是腫瘤微環(huán)境中腫瘤基質細胞的主要群體，它被認為是癌癥治療的主要障礙之一。一方面，CAFs 分泌許多生長因子和細胞因子激活腫瘤相關的信號傳導途徑，促進血管生成，腫瘤發(fā)生、進展、轉移和抗性產生［102］；另一方面，CAFs 通過包圍腫瘤細胞并產生細胞外基質（extracellular matrix，ECM）阻止藥物進入腫瘤細胞［103］。說明CAFs 構成了保護腫瘤細胞的物理屏障，阻礙抗癌藥物進入腫瘤發(fā)揮作用。因此許多研究轉向基于CAFs 對腫瘤進行治療。如Li等［104］的研究表明，化學修飾后的NPs 可用于靶向和殺死CAFs，消除腫瘤基質的生物相互作用從而增強NPs的腫瘤蓄積。簡而言之，將光敏劑ZnF16Pc封裝到鐵蛋白納米籠中，然后將特定于成纖維細胞活化蛋白的單鏈可變區(qū)片段（single chain variable fragment，scFv）序列綴合到鐵蛋白表面，得到scFv-Z@FRT。后續(xù)實驗表明，scFv-Z@FRT 可以介導有效和具有選擇性的PDT，消除腫瘤中的成纖維細胞，增強NPs的腫瘤遞送效率。

最近Li 等［105］報道了一種活化的成纖維細胞（activated fibroblasts，AF）的細胞膜包被的半導體聚 合 物 納 米 粒 （semiconducting polymer nanoparticle，SPN）用于增強腫瘤光療法。這種稱為AF-SPN的納米復合物包括含有NⅠR吸收的半導體聚合物（semiconducting polymer，SP）和AF 細胞膜。SP 作為治療診斷劑，不僅可以產生用于成像的NⅠR 熒光，還可以產生單態(tài)氧用于PDT 和光熱療法。表面包被的AF 細胞膜使得NPs 同源靶向CAFs，促進癌細胞附近的NPs 積累并因此增強光診斷治療功效。此外，其他藥物和成像劑可以加載到這種仿生納米復合物中，引入超越光學成像和光療法的多模式治療診斷平臺，為腫瘤診療提供新的思路。

另外，巨噬細胞膜包被的金納米殼（Au nanoshell，AuNS） 系統也可用于腫瘤光熱診療［106］。該系統主動靶向腫瘤，而且在NⅠR激光照射下，涂有巨噬細胞膜的AuNS可以產生局部熱量增強光熱療法的作用。實驗證明，該系統可以特異性地消融照射區(qū)域內的腫瘤細胞，高效抑制腫瘤生長。此外，Meng等［107］將巨噬細胞膜重建為囊泡，然后將其涂覆在Fe3O4納米粒上，發(fā)現該修飾NPs具有靶向腫瘤和光熱診療的能力。有報道表明，干細胞膜包被的磁性納米粒可用于前列腺癌成像指導光熱療法和基因療法［108］。另外，癌細胞膜修飾的NPs同樣可用于腫瘤光熱診療，如最近報道載有吲哚青綠（indocyanine green，ⅠCG）的癌細胞膜包被的二氧化硅納米粒，可用于骨肉瘤的腫瘤特異性光熱療法［109］。

3.3 腫瘤免疫治療

NK細胞作為一種先天免疫效應細胞，其在腫瘤免疫治療領域引起了廣泛的關注［110-111］。NK 細胞可以通過分泌各種細胞因子，如腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α） 調 節(jié) 免 疫 應答［112］，促進抗原呈遞細胞（antigen presenting cell，APC）的成熟，進而激活T 細胞殺死腫瘤細胞［113］。在抗腫瘤免疫治療中，NK 細胞可以誘導巨噬細胞向炎癥M1 巨噬細胞極化，并通過NK 細胞膜中存在的蛋白質（如RANKL或DNAM-1）靶向目標腫瘤［114］。由于NK細胞膜可以誘導M1巨噬細胞的極化，因而成為腫瘤免疫治療的候選細胞膜之一［115］。Deng 等［23］設計了NK 細胞膜仿生修飾的NPs，即NK-NPs，用于腫瘤免疫治療，并最終在動物水平上獲得預期的治療效果。NK細胞膜使NK-NPs 在腫瘤中引發(fā)巨噬細胞向促炎性M1 巨噬細胞極化，從而產生細胞膜介導的免疫治療。另外，裝載在NK-NPs 中的TCPP 可以觸發(fā)PDT 誘導免疫原性細胞死亡，并激活APC 和損傷相關的分子模式，提高NPs抵抗腫瘤的效率。

樹突狀細胞（dendritic cells，DC）在先天免疫中也起著重要作用［116-117］。迄今為止，DC 是哺乳動物中最重要的APC。基于DC 抗原呈遞的作用，其可能在癌癥免疫療法中發(fā)揮重要作用［118］。最近Cheng等［119］通過細胞膜仿生技術開發(fā)了一種由DC 膜修飾的仿生納米疫苗，即把DC 細胞膜修飾到負載白介素-2 的PLGA-NPs 上，開發(fā)出DC 細胞膜修飾的納米粒（稱為“微型DC”）。這種“微型DC”的納米疫苗繼承了DC 關鍵的膜蛋白，表現出抗原呈遞和T細胞刺激的能力，并在體內和體外增強了T 細胞的活性。在卵巢癌小鼠模型中，與普通DC疫苗相比，“微型DC”對癌癥表現出優(yōu)異的預防和治療功效，包括延遲腫瘤生長和減少的腫瘤轉移的作用。這些發(fā)現表明，“微型DC”可以作為一種簡便而有效的疫苗來增強抗癌免疫療法。

Jiang 等［11］設計了一個表達共刺激標記CD80的工程化癌細胞系，使該細胞能夠在免疫刺激的情況下呈遞自身抗原。然后收集該工程化細胞的膜并將其包被在NPs表面，制備了細胞膜仿生修飾納米系統，用于癌癥免疫治療。該仿生系統基于自然細胞的APC 與合成的納米級APC 優(yōu)勢結合，具有促進多特異性T細胞活化的潛力。在體外和疾病動物模型中均表現出良好的抗癌作用，適合用于癌癥個性化療法。

4 總結與展望

細胞膜仿生修飾的納米粒擁有細胞膜的獨特功能，例如免疫逃逸、體內延長循環(huán)時間或腫瘤靶向，這有助于NPs 攜帶的藥物有效積累于腫瘤部位，提高腫瘤治療效果。本文探討了CMBMNPs在腫瘤治療領域的優(yōu)勢、常見的制備方法和表征檢測方法，涉及的細胞膜來源細胞包括：RBC、PLT、癌細胞、干細胞、T細胞、巨噬細胞、NEs、DC、NK細胞等。其中巨噬細胞、NEs、DC和NK細胞作為免疫細胞，由這些細胞來源制備的CMBMNPs既可參與腫瘤靶向化療，又可參與腫瘤光熱診療和免疫治療。T 細胞、PLT、干細胞和癌細胞因具有腫瘤趨向性，所以其膜仿生修飾納米粒常用于腫瘤靶向化療。RBC 作為一種可以逃避免疫清除的細胞，被廣泛用于仿生修飾納米粒進行腫瘤靶向化療和光熱診療。簡言之，可以為特定的治療方案選擇合適的膜材料。另一方面，通過混合不同的細胞膜，將不同細胞膜的功能進一步整合于NPs中，能夠使NPs在腫瘤治療中發(fā)揮聯合治療的效果。

納米粒的研究最終需要走向臨床治療，而穩(wěn)定、高產率地獲得細胞膜修飾納米粒是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。比如宏量制備細胞膜仿生修飾的NPs，針對這一問題，需要穩(wěn)定產能的大規(guī)模細胞培養(yǎng)技術，從而獲得大量細胞膜來源。并且，目前的差速離心、裂解提取等細胞膜提取方法膜產率并不高，需要配套的工業(yè)化設備來實現，同時，研發(fā)高通量的細胞膜包被NPs技術也是解決工業(yè)化生產難題的道路之一。

CMBMNPs在腫瘤治療方面已經顯示極大的潛力和應用前景。然而腫瘤區(qū)域的完全穿透仍然是一個難題。盡管將一些肽或配體加載于細胞膜仿生修飾的NPs中可以增強它們的腫瘤穿透能力并有效殺死深層腫瘤細胞［120］。但受限于腫瘤微環(huán)境中升高的間質液壓和致密的ECM，NPs 無法徹底穿透腫瘤區(qū)域［121］。同時，由于腫瘤環(huán)境的復雜性和不同腫瘤的各項特性，還需要研究適應于不同腫瘤和不同個體的個性化修飾和載藥方案。另外，雖然目前已有許多研究表明，細胞膜仿生修飾的NPs在體內具有良好的生物相容性和對健康器官、組織、細胞較低的毒性，但它們對生物體的生物安全效應仍需要仔細研究。由于癌細胞膜修飾的納米粒健康器官中仍然存在較多的富集，因此癌細胞膜包被納米粒對健康器官的生物安全性需要進一步研究。并且CMBMNPs常在肝臟和脾臟中大量積累，使得這些臟器中存產生大量的巨噬細胞，巨噬細胞的吞噬作用又促使納米藥物進一步聚集在肝臟和脾臟中［122-124］。在未來的研究中應該進一步思考如何主動構建具有特定生物學功能的CMBMNPs，從而避免CMBMNPs 在健康器官中積累，并且提高其靶向于病變部位的能力，達到更高效的治療效果。CMBMNPs的安全性是一個不容忽視的問題，需要研究者們進一步探索解決。

Table 1 Cell membrane biomimetic modification nanoparticles for tumor treatment表1 用于腫瘤治療的細胞膜仿生修飾納米粒

面向未來，隨著各種新興的仿生納米技術的開發(fā)和成熟，細胞膜仿生修飾的NPs有望成為腫瘤治療的重要手段，將對人類腫瘤治療產生更多積極影響。