Angew. Chem. :发光金纳米粒子的转胞吞肾小管重吸收路径及其增强肿瘤成像研究

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肾小管重吸收是维持体内溶质和营养平衡的极其重要的内源性代谢途径之一。例如,内源性纳米级蛋白(~4 nm)在近端小管上皮细胞(PTECs)中呈现出可控的转胞吞型肾小管重吸收过程。这种肾小管重吸收途径几乎可以100%地将过滤后的内源性蛋白质从管腔中重吸收回血液,从而有效地调节有效地调节血药浓度,延长药代时间并调节体内分布。然而,实现外源性纳米材料的内源性重吸收途径则面临多重挑战:(1)缺乏能够被肾小球滤过(< 6 nm)同时又可特异性靶向PTECs的纳米材料;(2)难以设计具有内源性转胞吞功能的纳米材料,使其同时可避免传统的肾小管细胞再消除过程;(3)纳米材料难以抵抗PTECs内的蛋白酶降解作用,并保留其本征功能。


近日,华南理工大学刘锦斌教授课题组精心设计了一种工程化超小发光金纳米粒子的表面模拟策略,用以实现外源性纳米材料的内源性转胞吞型肾小管重吸收代谢途径。利用可特异性靶向PEPT1/2转运蛋白的Gly-Sar寡肽配体功能化可肾清除的发光金纳米粒子(P-AuNPs),以实现其蛋白质模拟物的功能。通过这种巧妙的表面模拟策略,揭示了P-AuNPs与内源性可肾小球滤过的蛋白不仅形似而且神似:外观上都具有类似的尺寸(~4 nm)和可特异性靶向转运蛋白的表面,以及具有同类内源性转胞吞型肾小管重吸收代谢途径(图1)。



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图1. 外源性金纳米粒子的内源性转胞吞型肾小管重吸收代谢途径

研究发现,P-AuNPs明显存在于肾小管细胞的内体和基底侧囊泡中,证实了其与内源性物质具有相同的转胞吞途径。有趣的是,Gly-Sar介导转胞吞的影响因素(管腔H+含量和管状细胞PEPT1/2转运蛋白计数)可以有效地调节外源性P-AuNPs的转胞吞型肾小管重吸收过程。重吸收的P-AuNPs可以再次循环到血液中,提高了纳米粒子的血液浓度和生物利用度,这有助于高对比度肿瘤成像。最后,经过长时间的血液循环,P-AuNPs被完全安全地排出体外。 

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图2. P-AuNPs的转胞吞型肾小管重吸收机制及其肿瘤成像

文信息

Transcytosis-Based Renal Tubular Reabsorption of Luminescent Gold Nanoparticles for Enhanced Tumor Imaging

Di Huang, Dr. Yue Tan, Jiahao Tang, Dr. Kui He, Yuxuan Zhou, Prof. Jinbin Liu


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202316900



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