基于微流控血脑屏障模型的单核细胞载体递送溶瘤HSV-1病毒治疗胶质母细胞瘤研究

　　本研究针对溶瘤病毒(OVs)难以跨越血脑屏障(BBB)递送治疗胶质母细胞瘤(GBM)的难题，开发了包含星形胶质细胞、周细胞和内皮细胞的微流控BBB模型，证实单核细胞携带的oHSV1能穿越BBB并介导"由内向外"的病毒扩散模式，且可规避中和抗体实现肿瘤特异性感染，为静脉递送溶瘤病毒提供了新策略。

　　

胶质母细胞瘤(Glioblastoma, GBM)作为成人中最常见的原发性脑肿瘤，堪称最致命的实体瘤之一。虽然溶瘤病毒(Oncolytic Viruses, OVs)能够选择性在癌细胞中复制的特性为其治疗带来了新希望，但如何让这些病毒有效抵达中枢神经系统(CNS)却成为重大挑战——直接颅内注射难以重复操作且可能无法覆盖整个肿瘤，而静脉注射的疗法又必须跨越守护大脑的重要关隘——血脑屏障(Blood-Brain Barrier, BBB)。正是在这样的背景下，研究人员将目光投向了具有天然趋瘤特性的单核细胞，试图让这些细胞成为穿越BBB的"特洛伊木马"。

为了验证这一创新设想，来自帕多瓦大学的研究团队在《Neuro-Oncology》发表了突破性研究。他们通过构建包含原代人星形胶质细胞、周细胞和内皮细胞的微流控BBB模型，首次在仿生环境中系统评估了单核细胞携带溶瘤疱疹病毒类型1(oHSV1)穿越BBB并感染GBM肿瘤球的能力。这项研究不仅为溶瘤病毒的递送提供了新思路，更开创了微流控技术在神经肿瘤学研究中的新应用范式。

研究采用软光刻技术制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控装置，该装置包含顶腔和基底腔两个隔室，中间以带有3μm孔的透明聚酯膜分隔。人脐静脉内皮细胞种植于膜顶侧，而星形胶质细胞和周细胞则种植于基底侧。GBM肿瘤球通过培养U87-MG细胞于超低附着(ULA)板中形成，随后转移至装置的基底腔室。单核细胞使用表达mCherry的神经减毒溶瘤疱疹病毒类型1(oHSV1)感染，该病毒通过细菌人工染色体(BAC)诱变技术生成，随后灌注至微流装置的血液侧入口。采用荧光和共聚焦显微镜监测用绿色荧光示踪剂标记的单核细胞迁移以及通过红色荧光标记的肿瘤球感染情况。

研究结果

BBB模型的建立与验证

研究人员成功建立了包含原代星形胶质细胞、周细胞和内皮细胞的三维微流控BBB模型。该模型在右旋糖酐溶液渗透性方面模拟了BBB的生理功能，为研究细胞介导的病毒递送提供了可靠的实验平台。

单核细胞的载体功能

研究发现，无论是连续性单核细胞还是原代人单核细胞(PHM)，均能在体外将oHSV1传递给癌细胞。在鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)模型血管系统中的实验进一步验证了这些细胞向肿瘤的迁移能力。

单核细胞介导的病毒感染

研究证实，感染oHSV1-mCherry的单核细胞能够在微流控系统中穿越BBB，向GBM肿瘤球迁移。单核细胞能够将病毒感染传递给肿瘤球，导致其结构完整性和活力丧失。

病毒扩散模式创新

载体细胞浸润肿瘤球后，导致了"由内向外"(inside-out)的病毒扩散模式，这与无细胞病毒观察到的扩散方式截然相反。这种独特的扩散模式可能更有效地实现肿瘤内部的病毒分布。

抗体中和保护效应

最重要的是，在微流控回路中，单核细胞能够保护oHSV1免受中和抗体的影响，从而使GBM肿瘤球成功感染，而游离病毒粒子则被完全中和。这一发现解决了静脉递送溶瘤病毒面临的主要免疫障碍。

研究结论与意义

该研究通过先进的体外BBB模型证明，单核细胞能够作为治疗性HSV-1载体在中枢神经系统中的 carrier cells。这一发现为oHSV1静脉递送治疗脑肿瘤开辟了新途径，解决了溶瘤病毒治疗GBM面临的核心递送难题。

研究揭示的单核细胞保护病毒免受中和抗体影响的机制尤为重要，这意味着即使患者体内存在预存免疫力，细胞载体递送策略仍可能有效。此外，"由内向外"的病毒扩散模式相比传统无细胞病毒的直接感染，可能更有利于病毒在致密肿瘤组织中的渗透和分布。

这项研究不仅提供了概念验证，还建立了一个可推广的实验平台——微流控BBB模型，该模型能够更真实地模拟人体生理环境，为未来研究神经药物递送提供了技术基础。研究成果将推动溶瘤病毒治疗策略从直接注射向系统性给药的转变，大大提高治疗的可操作性和患者接受度。

总之，这项研究通过跨学科方法融合了病毒学、细胞生物学和微流控技术，为克服脑肿瘤治疗中的生物屏障提供了创新解决方案，标志着溶瘤病毒治疗领域向临床转化迈出了重要一步。