哈工大贺强、吴英杰、毛梦团队《自然·通讯》：中性粒细胞搭载酶驱动纳米机器人，精准穿越血脑屏障打击“癌王”脑胶质瘤！

胶质母细胞瘤（Glioblastoma, GBM）是中枢神经系统中最常见且恶性程度最高的原发性脑肿瘤之一，因其极强的侵袭性和极差的预后，被称为“癌中之王”。受限于血脑屏障（Blood-brain barrier, BBB）的物理阻隔及肿瘤微环境（Tumor microenvironment, TME）的生理屏障，传统的静脉注射或口服药物难以针对脑部精准给药，纳米药物递送系统虽在某些模型中显示出潜力，但在穿透BBB和深入肿瘤方面仍面临瓶颈。缺乏“自导航”和“深层渗透”能力，使得大多数药物只能在肿瘤外围积聚，形成“治疗盲区”。因此，如何实现药物在穿越血脑屏障之后，精准、高效地渗透至胶质瘤核心区域，是当前脑肿瘤治疗领域的关键科学问题和技术难题。

近期，哈工大贺强教授研究团队创新性融合细菌膜伪装、细胞机器人、酶驱动纳米机器人三大技术，开发出一种具备“感知-导航-突击”三位一体功能的“特洛伊细胞机器人”（Trojanbot），实现药物穿透BBB与TME并精准富集于肿瘤核心区，为脑部恶性肿瘤治疗提供全新路径。文章第一作者是哈工大博士研究生高圆圆。相关内容以“A self-directed Trojanbot-enzymatic nanobot in neutrobot for active target therapy of glioblastoma”为题发表在《Nature Communications》上。

【本文要点】

1. 自带“导航系统”：中性粒细胞做载体

研究团队充分利用活性中性粒细胞的天然炎症趋化特性，将其作为生物载体，搭载酶驱动纳米机器人。采用脱溶法和孵育法，成功制备了尺寸均一的载药纳米粒子（GeNPs），并通过纳米挤压技术将细菌膜伪装于纳米粒子表面，从而显著提高了其被中性粒细胞识别和吞噬的能力。在此基础上，研究人员在纳米粒子表面修饰过氧化氢酶，构建了具有自主运动能力的酶驱动纳米机器人（CatNbots）。通过密度梯度离心法分离纯化了原代中性粒细胞，并利用其天然的吞噬能力将CatNbots高效内化，成功构建了特洛伊细胞机器人（Trojanbots）。

2. 穿透屏障+深入核心：一步到位

Trojanbots首先响应肿瘤分泌的趋化因子，精准穿越BBB并快速富集于肿瘤区域；随后，在肿瘤微环境中炎症因子刺激下，Trojanbots主动释放中性粒细胞胞外捕获网，并同步卸载其内部的CatNbots。CatNbots凭借其表面修饰的过氧化氢酶，可感应肿瘤微环境种的高浓度H₂O₂，触发酶催化分解，驱动其向肿瘤深处游动并释放抗癌药物DOX。运动轨迹轨迹分析表明，CatNbots的的速度随H₂O₂浓度升高而增加，具有良好的自主导航能力，能够富集于肿瘤核心区域，确保药物更深入、精准地作用于肿瘤核心。

3. 动物活体验证：穿透更强、疗效更佳

在脑胶质瘤动物模型中，Trojanbots表现出极高的肿瘤富集能力，其在肿瘤区域的累积量是游离纳米粒子的5倍以上，尤其集中于肿瘤边缘和侵润区域。Trojanbots治疗显著延长了胶质瘤小鼠的中位生存期，并有效抑制了肿瘤进展。组织学分析进一步揭示了其多机制协同抗肿瘤的优势：TUNEL染色显示肿瘤细胞凋亡率显著增加，Ki67染色结果表明肿瘤增殖活性降低50%，而CD31免疫组化提示肿瘤血管密度减少，说明该策略通过多机制协同（诱导瘤细胞凋亡、抑制增殖及抗血管生成）有效抑制肿瘤进展，显著延长小鼠的中位生存期，展现出良好的临床转化前景。

Trojanbots的制备与表征

Trojanbots的主动穿越血脑屏障

Trojanbots的趋化运动及CatNbots释放机制研究 

Trojanbots在脑胶质瘤小鼠体内的抗肿瘤效果

【全文总结】

本研究巧妙利用中性粒细胞对肿瘤微环境中趋化因子的天然感应能力及其穿越BBB的迁移特性，将其作为生物智能载体，搭载CatNbots，构建出具备自主导航与深度渗透能力的“特洛伊细胞机器人”系统。在进入肿瘤微环境后，中性粒细胞响应炎症因子刺激释放胞外诱捕网，实现CatNbots的在位释放。CatNbots则通过催化肿瘤微环境中富集的H₂O₂，产生驱动力实现自驱动运动，并沿浓度梯度主动趋化至肿瘤核心区域，完成精准的药物递送与深部治疗。该策略有效克服了脑胶质母细胞瘤治疗中药物输送受限于BBB及肿瘤微环境屏障的问题，显著提高了治疗靶向性与递药效率。整体体系如同为抗肿瘤治疗安装了“智能导航系统”与“精准空投装置”，在突破外部屏障的同时实现对肿瘤核心的深度打击，展现出优异的治疗效果与临床转化潜力。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-60422-z