IF 26.8！颠覆“越小越好”的认知：南方医科大团队用40微米的柠檬胶囊，让肠屏障主动“开门”抗癌

在全球范围内，结直肠癌的发病率和死亡率均居高不下，是消化系统最常见的恶性肿瘤之一。口服化疗因便捷、无创、患者依从性高，成为临床治疗的重要策略。然而，一个长期存在的“隐形枷锁”却严重限制了治疗效果——那就是肠道上皮屏障。   这道由肠上皮细胞及细胞间“紧密连接”构成的防线，本是人体的忠诚卫士，能有效抵御病原体入侵。但也正因如此，它把口服化疗药物也挡在了门外。临床常用的卡培他滨等药物，在穿越胃肠道的重重屏障后，真正能够到达肿瘤组织的剂量微乎其微，导致化疗疗效大打折扣。   近年来，科学家试图通过纳米递送系统（如脂质体、聚合物纳米粒）“钻”过这道屏障，但绝大多数纳米颗粒在胃肠道中难逃被消化降解的命运，最终随体液排出体外，真正能“上岸”的药物少之又少。   那么，能否换一种思路？不强行“钻缝”，而是让屏障主动“开门”？   近日，南方医科大学基础医学院肿瘤研究所樊俊兵/王莺团队在国际顶级期刊《Advanced Materials》（IF: 26.8）上发表了一项颠覆性研究成果。他们利用随处可见的柠檬，开发出一种基于柠檬来源细胞外囊泡的工程化口服胶囊（EVOC）。这项研究最有趣的创新在于：他们不再追求“小”，反而制造出尺寸超过40微米（比细胞还大）的“庞然大物”。   这些微胶囊口服后并不强行穿越，而是稳稳滞留在肠腔内，利用其大尺寸诱导肠道上皮细胞产生“力学应激反应”。细胞在“压迫感”下，主动下调了RhoA/ROCK信号通路，导致细胞骨架松弛，原本紧闭的“紧密连接”大门被暂时打开。当屏障开启后，高浓度的化疗药物便如入无人之境，高效渗透至肿瘤组织。   研究成果令人振奋：该策略使活性药物在肿瘤内的蓄积浓度提升至游离药物的13倍，在原位结直肠癌小鼠模型中将中位生存期从30天大幅延长至53天，而且这一屏障开放过程在48小时内可完全恢复，未引起炎症或组织损伤。   这项研究不仅为结直肠癌化疗提供了全新方案，更颠覆了“药物必须越小越好”的传统认知，为未来口服大分子药物、抗体乃至基因药物打开了一扇全新的大门。  

Figure 1：用于治疗结直肠癌的柠檬源细胞外囊泡 (EVs) 工程口服胶囊 (EVOC) 示意图  

 

研究思路

01、EVOC的制备与表征

本研究成功制备了尺寸可控的EVOC。透射电镜和动态光散射结果显示，柠檬来源的细胞外囊泡呈典型脂质双层结构，粒径约为118 nm。通过调控油相与水相体积比，可获得平均直径分别为40 μm、80 μm和120 μm的球形EVOC，且尺寸分布均匀。激光共聚焦显微镜证实，细胞外囊泡密集分布于油-水界面，形成稳定结构。Zeta电位分析显示，EVOC的表面电位为-3.58 mV，显著高于游离细胞外囊泡的-9.32 mV。稳定性实验表明，EVOC在模拟胃液、模拟肠液及0.8%黏蛋白溶液中72小时内尺寸无明显变化，结构保持完整。药物释放实验显示，EVOC在各介质中24小时内的累积释放率均低于20%，呈现出缓慢释放的特性，有利于减少口服递送过程中的药物损失。

图2. EVOC 的制造和表征

 

02、EVOC体外诱导肠道上皮屏障开放与细胞骨架松弛

研究利用Caco-2单层细胞模型模拟肠上皮屏障，验证了EVOC的作用机制。结果显示，EVOC与细胞接触区域内，F-肌动蛋白（F-actin）发生明显的骨架松弛，细胞骨架由有序排列变为疏松分布；而非接触区域的细胞骨架则保持完整。原子力显微镜测定表明，EVOC处理后Caco-2单层细胞的杨氏模量显著下降，说明细胞刚度降低。Western blot结果显示，ZO-1和Claudin-1蛋白表达水平在EVOC处理后显著下调。跨膜电阻（TEER）值在EVOC处理后显著下降，而FITC标记的药物在透过屏障后的浓度显著升高。以上结果证实，EVOC可通过诱导局部细胞骨架松弛和紧密连接蛋白表达下降，实现肠道上皮屏障的可逆性开放。  

图3. EVOC在体外对肠上皮屏障内细胞诱导的细胞骨架松弛与紧密连接破坏作用。

 

03、EVOC诱导肠上皮屏障开放的体内机制验证

研究进一步在小鼠体内验证了EVOC的作用机制。转录组测序分析显示，EVOC口服12小时后，盲肠黏膜组织中细胞骨架调控及紧密连接相关通路显著下调，其中RhoA、Rock1和TJP1基因表达水平明显降低。Western blot验证表明，RhoA、ROCK、β-actin及ZO-1蛋白在给药后6–24小时表达水平下降，48小时后均恢复至正常水平。免疫荧光染色显示，EVOC处理24小时后，ZO-1蛋白表达量较对照组减少48.9%。透射电镜观察进一步证实，EVOC处理后紧密连接宽度随时间逐渐增加，6小时约为16.2 nm，12小时增至89.2 nm，24小时达到442.8 nm，48小时后恢复至正常状态。这些结果表明，EVOC通过调控RhoA/ROCK信号通路，有效诱导肠道上皮细胞骨架松弛及紧密连接的可逆性开放。

图4. EVOC在体内诱导肠上皮屏障内细胞骨架松弛及紧密连接破坏的机制  

 

04、EVOC的体内分布与药物渗透效率评估

研究评估了EVOC在体内的分布及药物递送效率。活体成像结果显示，口服EVOC后，其在胃肠道中的滞留时间显著延长，12小时后仍可检测到明显的荧光信号，主要集中在盲肠区域。药物分布实验表明，EVOC组的5-氟尿嘧啶（卡培他滨活性代谢产物）在肿瘤组织中的蓄积浓度随时间显著增加，12小时达到82.27 µg/mL，分别是游离卡培他滨组（6.36 µg/mL）的约13倍和卡培他滨@EV纳米药物组（13.10 µg/mL）的6倍。24小时后，EVOC组肿瘤组织中5-氟尿嘧啶浓度仍维持在45.66 µg/mL，而游离药物组和纳米药物组已几乎检测不到。药代动力学分析显示，EVOC组卡培他滨的半衰期显著延长，血浆清除率（14.48 L/h/kg）较游离药物组（105.78 L/h/kg）降低约7.5倍。以上结果证实，EVOC能够显著提高药物在肿瘤组织中的高效蓄积。  

图5. EVOC-40 口服给药后的生物分布、肿瘤渗透及药代动力学特性

 

05、EVOC在原位结直肠癌模型中的抗肿瘤疗效及安全性

在MC38Luc原位结直肠癌小鼠模型中，EVOC（尤其是40 μm组）显著抑制了肿瘤生长，肿瘤生物发光信号强度持续下降；中位生存期顺序为：EVOC40（53天）＞ EVOC80（50天）＞ EVOC120（47天）＞ 卡培他滨@EV（40天）＞ 游离卡培他滨（34天）＞ PBS（30天），EVOC40组生存期延长近1.8倍；免疫组化显示EVOC治疗组肿瘤中增殖标志物Ki67和血管标志物CD34表达显著降低；同时，各组小鼠体重、肝肾功能（ALT、AST、肌酐、BUN）指标正常，肠道组织病理学未见炎症、坏死或微绒毛损伤，关键促炎细胞因子（IL1β、IL6、TNFα）无显著升高，证明EVOC具有良好的生物安全性。  

图6. EVOC 在携带原位 MC38-Luc 异种移植瘤的 C57BL/6J 小鼠体内的抗肿瘤疗效

 

02.总结

从一颗普通的柠檬，到登上影响因子26.8的国际顶刊《Advanced Materials》，这项研究的突破在于：颠覆了“药物载体必须越小越好”的传统认知。

该研究提出并验证了“通过力学应激诱导肠道上皮屏障可逆性开放”的全新递药模型。其创新体现在以下几个关键方面：

机制突破：EVOC凭借其大于40微米的尺寸，在肠腔内稳定滞留，通过诱导肠道上皮细胞产生力学应激反应，下调RhoA/ROCK信号通路，引发细胞骨架松弛，使紧密连接蛋白ZO-1表达降低48.9%，实现肠道屏障的可逆性开放（给药后6小时开启，48小时完全恢复）。

药效提升：体内分布实验显示，EVOC组5-氟尿嘧啶（卡培他滨活性代谢产物）在肿瘤组织中的蓄积浓度达82.27 µg/mL，分别为游离卡培他滨组的13倍和卡培他滨@EV纳米药物组的6倍。

生存获益：在原位结直肠癌小鼠模型中，EVOC-40组显著抑制肿瘤生长，中位生存期从对照组（PBS）的30天延长至53天，延长近1.8倍，优于游离卡培他滨组（34天）及卡培他滨@EV纳米药物组（40天）。

安全性良好：屏障开放过程在48小时内完全恢复，透射电镜显示紧密连接结构回归正常；同时，未引起血清促炎性细胞因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）显著升高，肠道组织病理学未见损伤或炎性浸润，肝肾功能指标正常。

综上所述，该策略的成功验证不仅为结直肠癌的口服化疗提供了高效新方案，更颠覆了传统认知，为口服大分子药物、免疫制剂及核酸药物的临床转化开辟了全新的平台技术路径，展现出重要的科学价值与广阔的临床应用前景。

 

参考文献：Hao X, Li Y, Zhou H, Lin J, Xu M, Li L, Fan C, Huang J, He L, Bai X, Zhang B, Sun M, Wang Y, Fan JB. Lemon-Derived Extracellular Vesicles Engineered Oral Capsules for Enhanced Colorectal Cancer Chemotherapy by Mechanical Stress-Induced Intestinal Epithelial Barrier Opening. Adv Mater. 2026 May;38(25):e72981.