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超長循環と自己ターゲティング"ワトソン-クリック A = T" - NIR-II イメージング誘導光化学療法のためのインスパイア超分子ナノアナトシス
Ultralong-Circulating and Self-Targeting "Watson-Crick A = T"-Inspired Supramolecular Nanotheranostics for NIR-II Imaging-Guided Photochemotherapy.
PMID: 32578429 DOI: 10.1021/acsami.0c09090.
抄録
近赤外プローブを用いて化学療法薬を直接合体させたキャリアフリーのセラノスティックナノドラッグは、がん治療薬として有望な選択肢である。しかし、このナノドラッグは、血行が短いことや、生体内での腫瘍蓄積・腫瘍細胞への取り込みが非効率的であることなどの制約がある。一方、ほとんどの外因性ターゲティングリガンドやポリエチレングリコールは治療効果がありません。本研究では、インドシアニングリーン（ICG）、メトトレキサート（MTX、化学療法薬、がん細胞特異的リガンド）、クロファラビン（CA）の順超分子集合体による超長循環型自己標的化ナノドラッグを設計した。特筆すべきは、界面活性剤様の化学療法薬としてのCAが、MTXとの"ワトソン-クリックA=Tにインスパイアされた"水素結合駆動のシーケンシャルアセンブリーによって、初期のICG-MTX共集合体に導入されたことである。この極めて高い薬物ペイロード（100 wt %）を有するキャリアフリーのセラノシスナノドラッグは、優れた血清安定性を示すだけでなく、超長期の血行（7 日間以上）を示し、腫瘍部位への効率的な蓄積を可能にしました。さらに、本研究で開発したナノドラッグは、がん細胞に自己認識され、リソソーム酸や外部レーザー刺激により、必要に応じて薬物を放出することができました。NIR-IIイメージングガイダンスの下で、光熱化学療法との相乗効果により、腫瘍の再発を防ぎながら、1回の治療サイクルで高効率の腫瘍切除を達成することができました。本研究で開発した超長循環型自己認識型キャリアフリーセラノーシスナノドラッグは、「薬物送達型薬物」戦略に基づいており、臨床応用の可能性を秘めていると考えられる。
A carrier-free theranostic nanodrug directly coassembled using a NIR probe and a chemotherapeutic drug is a promising alternative for cancer theranostics. Nevertheless, this nanodrug still faces the limitations of short blood circulation and inefficient tumor accumulation/tumoral cellular uptake in vivo. Meanwhile, most exogenous targeting ligands and poly(ethylene glycol) have no therapeutic effect. Herein, we designed an ultralong-circulating and self-targeting nanodrug by an ordered supramolecular coassembly of indocyanine green (ICG), methotrexate (MTX, chemotherapeutic drug and cancer-cell-specific ligand), and clofarabine (CA). Notably, CA, as a surfactant-like chemotherapeutic drug, was introduced into the initial ICG-MTX coassembly by "Watson-Crick A = T-inspired" hydrogen-bond-driven sequential assembly with MTX. This carrier-free theranostic nanodrug with exceptionally high drug payload (100 wt %) not only showed superior serum stabilities but also displayed ultralong blood circulation (>7 days), enabling efficient accumulation at tumor sites. Moreover, our nanodrugs could be self-recognized by cancer cells and release the drugs on demand through lysosomal acidity and external laser stimulus. Under NIR-II imaging guidance, high-efficiency tumor ablation via synergistic photothermal-chemotherapy could be achieved in one treatment cycle while preventing the tumor recurrence. Our ultralong-circulating and self-recognizing carrier-free theranostic nanodrug based on the "drug-delivering-drug" strategy might have the potential for clinical theranostic application.