克日，壹定发生物用户俄罗斯西伯利亚国立医科大学生物科学与生物工程中心、托木斯克理工大学化学与生物医学工程研究院的研究团队在Nano Today（IF17.4, JCR Q1）上揭晓了题为“Nano-bio interaction of magnetic nanoparticles with cells in a tumor at the single-cell level”的研究效果。通过研究未修饰的聚乙二醇化氧化铁磁性纳米颗粒(MNPs)或经pH低插入肽修饰（pHLIP）的聚乙二醇化氧化铁MNPs（用于肿瘤酸性微情形智能靶向的配体）在乳腺癌小鼠模子中的渗透和漫衍，作者发现MNPs通过血管破碎和内皮细胞胞吞转运作用进入肿瘤组织。随后，基于GenoLab M的单细胞RNA测序，确定了在肿瘤组织中吸收MNPs的细胞群，并展现了MNPs在调治性Trem2⁺肿瘤相关巨噬细胞中的累积偏好性。

磁性纳米颗粒（MNPs）由于其磁特征可以通过交变磁chang加热或非加热低频磁chang激活，从而施展内在治疗效果或促进药物释放，而MNPs在特定部位的累积可通过磁共振成像或磁粒子成像举行监测。MNPs对外部磁chang的响应能力也为远程控制提供了条件，从而推动开发智能纳米系统成为可能。然而，开发一种用于精准治疗的纳米系统，需要深入相识纳米系统在体内的体现。

研究者之前通过pH低插入肽（pHLIP）对MNPs举行了修饰，建设了一个智能的pH响应的肿瘤转达系蚦hangＴ谒嵝裕ǖ蚿H）肿瘤微情形中，pHLIP可以形成α螺旋结构，插入并穿过肿瘤细胞膜，因此可作为一种智能的肿瘤靶向配体。将单细胞RNA测序、流式细胞术、活体显微镜，以及透射电子显微镜团结起来，可以形貌出MNPs进入肿瘤的蹊径，展现肿瘤细胞亚群吞噬MNPs的历程，为设计更高效的药物递送系统，开发有用的肿瘤治疗药物提供新的战略和要领。

01?MNPs滋扰肿瘤组织中差异细胞亚群的表达谱

2个处置赏罚组（MNP-PEG：未修饰的聚乙二醇化氧化铁磁性纳米颗粒；MNP-pHLIP：pH低插入肽修饰的聚乙二醇化氧化铁磁性纳米颗粒）和1个对照组（PBS磷酸盐缓冲液）处置赏罚的肿瘤组织举行单细胞RNA测序，一共聚类成10个cluster。其中9个可襶uan籫ene marker划分为详细的细胞亚群（图1A）：4个大的细胞亚群包罗两类巨噬细胞、上皮细胞和成纤维细胞；5个小的细胞亚群划分是中性粒细胞、树突细胞、内皮细胞和B细胞及T细胞。这9类细胞亚群的相对品貌如图1B所示，两类巨噬细胞在2个处置赏罚组中的占比都较量高，说明晰MNPs在巨噬细胞中累积的偏好性。差异基因表达剖析发现：两种MNPs都市被Trem2⁺巨噬细胞（一类肿瘤特异免疫抑制的巨噬细胞）内吞，研究者通过免疫荧光疏散MNP(Cy5)⁺F4/80⁺Trem2⁺细胞（图1C）举行了进一步验证。共定位剖析批注，MNP-PEG处置赏罚的36±9%和MNP-pHLIP处置赏罚的36±3%的MNP(Cy5)⁺F4/80⁺巨噬细胞都是Trem2⁺类型。随后，提取两类占较量多的巨噬细胞的亚群，再ci举行降维和聚类剖析。发现这些细胞亚群可被进一步分类为几个差异种别：M1-like TAM（肿瘤相关巨噬细胞），M2-like TAM，免疫调控和促血管因子及zeng殖的TAM（图1D），Cluster 4 m被判断为CD14⁺肿瘤浸润单核细胞，Cluster 6 m险些只泛起在MNP-pHLIP处置赏罚的样本中，被划分为S100a8/9+细胞。含有MNPs的所有巨噬细胞亚群中，都能检测到Creg1⁺,?Ctsd⁺,?Cyba⁺，研究者推测MNPs可能激活了TAM细胞的Nrf2途径，从而调治巨噬细胞对MNPs的反映以及肿瘤微环綾hang

图1 4T1乳腺癌模子小鼠的细胞亚群全景。（A）12,892个细胞通过UMAP聚类成10个亚群;（B）4T1乳腺癌肿瘤组织三个组别细胞亚群的相对品貌，PBS处置赏罚组作为对照，处置赏罚组是未修饰的聚乙二醇化氧化铁磁性纳米颗粒(MNP-PEG)或经pH低插入肽修饰的聚乙二醇化氧化铁（MNP-pHLIP)处置赏罚24h后的样本，每组2例，*代表FDR<0.05;（C）三个处置赏罚的小鼠获取代表性肿瘤组织切片，抗F4/80（绿色）和抗Trem2（红色）抗体染色；MNPs为洋红色。比例尺：100 ?m;（D）4T1乳腺癌肿瘤组织的巨噬细胞亚群聚类效果;（E）巨噬细胞亚群的相对品貌柱状图。

1.?基于单细胞转录组测序可以获得MNPs在肿瘤细胞群中无偏漫衍数据；

2.?血管破碎和内皮细胞吞噬可以诠释MNPs在肿瘤组织中的外渗征象；

3.?MNPs在肿瘤组织中优先与Trem2⁺巨噬细胞相互作用，有望应用于细胞重编程；

4.?单核细胞可以将MNPs转达给上皮癌细胞；

5.?与pH低插入肽修饰的团结会影响MNP在生物体内的漫衍。

Pershina A G, Efimova L V, Brikunova O Y, et al. Nano-bio interaction of magnetic nanoparticles with cells in a tumor at the single-cell level[J]. Nano Today, 2024, 56: 102300.