癌細胞表面上のウロキナーゼ受容体へのナノ粒子結合は、ナノ粒子の崩壊と貨物放出を引き起こす

癌細胞は豊富な表面受容体を発現します。これらの受容体は、がん治療およびイメージングアプリケーションの重要な標的です。ここでの私たちの目標は、貨物の負荷と腫瘍ターゲティング能力を備えたナノ粒子を開発することです。方法：癌細胞表面受容体（ウロキナーゼ受容体、upAR）でのペプチド標的をアルブミン（〜7 nmの直径）との融合で発現し、融合タンパク質を、貨物分子の存在下または非存在下で、新しい調製方法で直径40 nmのナノ粒子に組み立てました。この方法の重要な特徴は、ナノ粒子が融合タンパク質の疎水性相互作用によって安定化され、調製に共有結合リンク剤が使用されなかったことです。そのような形成されたナノ粒子の安定性、貨物放出、in vitroおよびin vivo特性は、透過型電子顕微鏡、動的光散乱、ゲルシフトアッセイ、レーザー走査共焦点顕微鏡、および3D蛍光分子断層撮影によって特徴付けられました。結果：ナノ粒子は、10％の胎児ウシ血清を含む緩衝液でさえ、水バッファーで2週間以上安定していた。興味深いことに、ウロキナーゼ受容体の存在下では、上部標的ナノ粒子が7.5 nmの断片に崩壊し、貨物を放出しましたが、同じ準備方法でアルブミンから作られた非標的ナノ粒子は放出しませんでした。このようなナノ粒子は、非標的ナノ粒子と比較して、in vivoでin vivoでin vitroで受容体を発現する癌細胞に対する高い摂取と細胞毒性を示し、in vivoでより高い腫瘍蓄積を示しました。結論：我々の結果は、ターゲティング剤を豊かにするための一般的な使用に加えて、ナノ粒子を分解する反応のトリガーとしての細胞表面受容体の新しい機能を示しています。したがって、そのようなナノ粒子は、受容体応答性ナノ粒子（RRNP）と名付けられました。

Cancer cell expresses abundant surface receptors. These receptors are important targets for cancer treatment and imaging applications. Our goal here is to develop nanoparticles with cargo loading and tumor targeting capability. Methods: A peptide targeting at cancer cell surface receptor (urokinase receptor, uPAR) was expressed in fusion with albumin (diameter of ~7 nm), and the fusion protein was assembled into nanoparticles with diameter of 40 nm, either in the presence or absence of cargo molecules, by a novel preparation method. An important feature of this method is that the nanoparticles were stabilized by hydrophobic interaction of the fusion protein and no covalent linking agent was used in the preparation. The stability, the cargo release, in vitro and in vivo properties of such formed nanoparticles were characterized by transmission electron microscopy, dynamic light scattering, gel shift assay, laser scanning confocal microscopy and 3D fluorescent molecular tomography. Results: The nanoparticles were stable for more than two weeks in aqueous buffer, even in the buffer containing 10% fetal bovine serum. Interestingly, in the presence of urokinase receptor, the uPAR-targeting nanoparticle disintegrated into 7.5 nm fragments and released its cargo, but not the non-targeting nanoparticles made from albumin by the same preparation method. Such nanoparticles also showed higher uptake and cytotoxicity to the receptor-expressing cancer cells in vitro and higher tumor accumulation in xenografted tumor-bearing mice in vivo compared to the non-targeting nanoparticles. Conclusion: Our results demonstrate a new function of cell surface receptor as a responsive trigger to disassemble nanoparticles, besides its common use to enrich targeting agents. Such nanoparticles were thus named receptor-responsive nanoparticles (RRNP).