金属纳米粒子自上世纪 60 年代被发现以来，受未知毒性、成本及人体研究伦理障碍制约，长期难以走向临床。本研究证明，当患者接受顺铂化疗时，人体血液中会原位生成带蛋白冠的铂纳米粒子（Pt NPs），它们快速形成、富集于肿瘤并可在体内长时间滞留。

南京医科大学附属妇产医院（南京市妇幼保健院）联合多家机构的研究团队，使用美迪索 nanoScan SPECT/CT分子影像技术开展体内示踪与抗肿瘤评价，发现这些 Pt NPs 对人体安全，能够通过消耗细胞内谷胱甘肽、激活凋亡来抑制化疗耐药肿瘤生长；体外负载柔红霉素（DNR）后抗肿瘤活性大幅增强，即便在 DNR 耐药模型中依然有效。这一体内原位生成的金属纳米粒子，为化疗耐药肿瘤治疗提供了一种生物相容的药物递送新平台。

图 1：论文封面概要

材料与方法

收集顺铂化疗患者血液、尿液与粪便，通过差速离心、HPLC 纯化 Pt NPs，并采用 TEM/HRTEM、EDS、UV-vis、DLS、质谱蛋白组学及 ELISA 完成粒径、晶格、蛋白冠组分表征；体外以人血清与人血清白蛋白加顺铂验证原位合成机制，并设置 EDTA 对照；建立 K562、DNR 耐药 K562 及 HepG2 荷瘤裸鼠模型，分别给予 PBS、DNR、顺铂、Pt NPs、DNR + 顺铂及 DNR@Pt NPs 处理，测定肿瘤体积、TUNEL 凋亡与 caspase-3/8/9 表达；通过斑马鱼胚胎、正常肝细胞及 12 周小鼠监测评估长期生物相容性。

分子影像设备实验方案

采用美迪索 nanoScan SPECT/CT 小动物活体成像平台（配 2 mm 针孔准直器）；Pt NPs 经 Na¹²⁵I 在 Iodogen 包被管中标记纯化得到 ¹²⁵I-Pt NPs，以 500 µCi 尾静脉注入 DNR 耐药 K562 荷瘤裸鼠；小鼠经 1.5% 异氟烷与氧气麻醉，于注射后 1、4、24、48 h 执行螺旋扫描（20 个投影、30 min）；锥形束 CT 子系统以 55 kV、170 µA 采集定位（体素 72 µm），SPECT 图像由 Nucline 软件完成重建，以最大强度投影呈现肿瘤放射性富集。

图 2：（原文 Fig.4f）¹²⁵I-Pt NPs 注入 DNR 耐药 K562 荷瘤裸鼠后 1、4、24、48 h 的美迪索 nanoScan SPECT/CT 最大强度投影图。

主要研究结果

Pt NPs 平均直径 6–8 nm，核心晶格间距 0.225 nm，表面被以人血清白蛋白为主（55.48%）的蛋白冠包裹，水合粒径约 86 nm；体内生物合成以白蛋白-顺铂复合物为核，在血浆反应器中原位发生，而非细胞内生成。代谢显示小于 6 nm 的粒子可经肾小球快速清除，而 6–8 nm 粒子血液滞留时间显著延长，注射 15 天乃至 30 天后仍可检出。肿瘤靶向兼具 EPR 被动与白蛋白 / SPARC 主动机制，肿瘤摄取较邻近正常组织高 2–6 倍，SPECT/CT 显示肿瘤信号 24 h 达峰、48 h 仍明显。体内治疗中，DNR@Pt NPs 可将耐药肿瘤体积抑制至对照组的约 6%，凋亡率升至 73%，并显著激活 caspase-3/8/9，同时表现出良好生物相容性（图 3）。

图 3：（原文 Fig.6）不同给药方案下 K562/DNR 耐药荷瘤裸鼠的相对肿瘤体积、TUNEL 凋亡率及 cleaved caspase 表达对比图。

结论

本研究证实，化疗药物在体内自组装形成的铂纳米粒子兼具肿瘤靶向与长循环特性，能够通过消耗谷胱甘肽、激活凋亡有效逆转化疗耐药，是一种安全、生物相容的个性化药物递送平台。 SPECT/CT实现了¹²⁵I 标记纳米粒子的活体纵向示踪，直观反映其在肿瘤、血液及各脏器的时序分布，是验证体内生物合成纳米药物靶向性、药代与滞留行为的关键工具。美迪索 nanoScan SPECT/CT可为体内自组装金属纳米平台及其他靶向递送制剂的临床前体内分布、药效与安全性评估提供标准化高分辨率分子影像方案，助力化疗耐药肿瘤新型治疗策略的转化研究。

图 4：（原文 Fig.4g）⁶⁴Cu-Pt NPs 与⁶⁴Cu-SA 在 C57BL/6 小鼠 4 h、24 h 的离体生物分布定量对比图。

原文出处 DOI：10.1038/s41467-019-14131-z