微脂體（liposome）等利用脂質膜包覆的奈米劑型是近年熱門的藥物遞送方式之一，其主要特點在於優秀的生物相容性、減低藥物毒性、可改變藥物在體內的分布等。然而不加修飾的奈米顆粒容易被網狀內皮系統（reticuloendothelial system, RES）的固定巨噬細胞吸收，為了提高微脂體的穩定性並增加血液中的循環時間，常見的做法包括在表面進行聚乙二醇（PEG）修飾及調整表面電荷等。而為了增加微脂體運送藥物的專一性，常會在脂質膜表面添加抗體或其他生物特異性分子，利用配體與受體（ligand−receptor）配對的機制來協助微脂體精準打擊癌細胞[1]。過去曾有研究指出癌細胞隨著轉移侵襲性升高，細胞膜脂質不飽和度與流動性皆會升高[2]，並且微脂體對癌細胞抑制的強度與細胞膜的流動性可能有關[3]，而里昂第一大學的研究團隊注意到後，更是進一步假設可以利用癌細胞與正常細胞流動性的差異，實現高專一性的藥物遞送。
為了證實這個想法，他們首先使用不同不飽和程度的磷脂質以80:20的比例與可促微脂體和細胞膜融合的脂質 DOPE（1,2-dioleoyl- sn-glycero-3-phosphoethanolamine）共同製成微脂體，並以對脂質膜極性敏感的螢光探針[4]來量化微脂體製劑在 37˚C 下的流動性。結果和預期的一樣，與不帶有不飽和鍵的 DSPC 相比，帶有多個不飽和鍵的 DLPC、DOPC 及脂質鏈較短的 DMPC、DPPC，廣義極化（generalized polarization, GP）參數明顯較低，表示越長的脂質鏈及越高的不飽和程度會導致越高的流動性（圖一）。
圖一、脂質組成決定了微脂體的流動性，廣義極化（generalized polarization, GP）參數越低，表示脂質膜的流動性越高。
圖片來源：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.langmuir.0c00262
接著為了證明微脂體的流動性與他們對目標癌細胞的選擇性有關，作者使用非癌細胞的 WPMY-1、低侵襲性轉移的 LNCaP、中度侵襲性骨轉移的 C4-2B 和高度侵襲性骨轉移的 PC-3 等四種細胞株，與嵌入螢光脂質（NBD-PE）的各個微脂體共同培養後，觀察進入細胞的螢光比例。比較經過校正的總細胞螢光（corrected total cell fluorescence, CTCF）後可以發現在非癌細胞的 WPMY-1 中流動性最低的 DSPC 微脂體進入細胞的比例最高，而其他三個癌細胞株中則是流動性高的微脂體進入比例較高，並且侵襲性越強的細胞，偏好吸收的微脂體流動性越高（圖二）。
圖二、脂質組成決定了不同細胞對微脂體吸收的比例，藍色為流動性高的微脂體，紅色為流動性較低的微脂體。
圖片來源：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.langmuir.0c00262
最後為了揭露微脂體與細胞膜互動的具體機制，分別使用嵌入螢光脂質（NBD-PE）與包裹親水性螢光分子鈣黃綠素（Calcein）的微脂體觀察在四個細胞株中的螢光分布。結果發現 NBD-PE 主要分布在細胞膜的附近，而鈣黃綠素則分布在細胞質中（圖三），綜合以上兩個實驗的結果，可以合理推論微脂體是透過與細胞膜融合的方式進入細胞，而不是透過包吞作用進入細胞或是僅附著於細胞表面。
圖三、使用螢光標記探討微脂體進入細胞的機制，1至4分別是 WPMY-1、LNCaP、C4-2B、PC-3 四種細胞株（a）嵌入螢光脂質（NBD-PE）微脂體的螢光分布（b）包裹親水性螢光分子鈣黃綠素微脂體的螢光分布。
圖片來源：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.langmuir.0c00262
過去研究中大多只將磷脂質的組成視為調整粒徑、表面電荷、穩定性、藥物包裹效率的參數之一，然而近幾年陸續有研究證實微脂體中的脂質成分也可以作為提高目標專一性的方法之一[5]。隨著對膜生物學的了解，這些利用脂質膜特性的方法有希望以低成本增加藥物遞送的專一性。
Main Article:
Bompard, J., Rosso, A., Brizuela, L., Mebarek, S., Blum, L. J., Trunfio-Sfarghiu, A. M., Lollo, G., Granjon, T., Girard-Egrot, A., & Maniti, O. (2020). Membrane Fluidity as a New Means to Selectively Target Cancer Cells with Fusogenic Lipid Carriers. Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids, 36(19), 5134–5144. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c00262
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關鍵字：膜生物學主題月、Membrane Biology、癌症、微脂體、脂質體
撰文｜葉國掄
審稿｜李柏萬
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