Exosomes are a class of naturally occurring nanoparticles that are secreted endogenously by mammalian cells. Clinical applications for exosomes remain a challenge because of their unsuitable donors, low scalability, and insufficient targeting ability. In this study, we developed a dual-functional exosome-based superparamagnetic nanoparticle cluster as a targeted drug delivery vehicle for cancer therapy. The resulting exosome-based drug delivery vehicle exhibits superparamagnetic behavior at room temperature, with a stronger response to an external magnetic field than individual superparamagnetic nanoparticles. These properties enable exosomes to be separated from the blood and to target diseased cells. In vivo studies using murine hepatoma 22 subcutaneous cancer cells showed that drug-loaded exosome-based vehicle delivery enhanced cancer targeting under an external magnetic field and suppressed tumor growth. Our developments overcome major barriers to the utility of exosomes for cancer application.

The long non-coding RNA Hox transcript antisense intergenic RNA (HOTAIR) was recently implicated in breast cancer metastasis and is predictive of poor prognosis in colorectal and pancreatic cancers. We recently discovered that HOTAIR is a cell cycle-related lncRNA in human glioma, and its expression is closely associated with glioma staging and poor prognosis. Although lysine specific demethylase 1 (LSD1) and polycomb repressive complex 2 (PRC2) have been demonstrated to be functional targets of HOTAIR, how HOTAIR regulates glioma cell cycle progression remains largely unknown. In this study, we found that EZH2 (predominant PRC2 complex component) inhibition blocked cell cycle progression in glioma cells, consistent with the effects elicited by HOTAIR siRNA. However, the inhibition of LSD1 did not affect cell cycle progression in glioma cells. These results suggest that HOTAIR might regulate cell cycle progression through EZH2. Our intracranial mice model also revealed delayed tumor growth in HOTAIR siRNA- and EZH2 inhibitor-treated groups. Moreover, in HOTAIR knock-down cell lines, the expression of the PRC2-binding domain of HOTAIR (5' domain) but not of the LSD1-binding domain of HOTAIR (3' domain) resulted in accelerated cell cycle progression. In conclusion, HOTAIR promotes cell cycle progression in glioma as a result of the binding of its 5' domain to the PRC2 complex.

Celastrol (CEL), an active compound isolated from the root of Tripterygium wilfordii , exhibits broad anticancer activities. However, its poor stability, narrow therapeutic window and numerous adverse effects limit its applications in vivo. In this study, an adenosine triphosphate (ATP) activatable CEL-Fe(III) chelate was designed, synthesized, and then encapsulated with a reactive oxygen species (ROS)–responsive polymer to obtain CEL-Fe nanoparticles (CEL-Fe NPs). In normal tissues, CEL-Fe NPs maintain structural stability and exhibit reduced systemic toxicity, while at the tumor site, an ATP-ROS–rich tumor microenvironment, drug release is triggered by ROS, and antitumor potency is restored by competitive binding of ATP. This intelligent CEL delivery system improves the biosafety and bioavailability of CEL for cancer therapy. Such a CEL-metal chelate strategy not only mitigates the challenges associated with CEL but also opens avenues for the generation of CEL derivatives, thereby expanding the therapeutic potential of CEL in clinical settings.

Abstract Ribonucleic acid (RNA) therapeutics offer a broad prospect in cancer treatment. However, their successful application requires overcoming various physiological barriers to effectively deliver RNAs to the target sites. Currently, a number of RNA delivery systems based on polymeric nanoparticles are developed to overcome these barriers in RNA delivery. This work provides an overview of the existing RNA therapeutics for cancer gene therapy, and particularly summarizes those that are entering the clinical phase. This work then discusses the core features and latest research developments of tumor microenvironment‐responsive polymer‐based RNA delivery carriers which are designed based on the pathological characteristics of the tumor microenvironment. Finally, this work also proposes opportunities for the transformation of RNA therapies into cancer immunotherapy methods in clinical applications.

Abstract Protein therapeutics offer high therapeutic potency and specificity; the broader adoptions and development of protein therapeutics, however, have been constricted by their intrinsic limitations such as inadequate stability, immunogenicity, suboptimal pharmacokinetics and biodistribution, and off‐target effects. This review describes a platform technology that formulates individual protein molecules with a thin formulation layer of crosslinked polymers, which confers the protein therapeutics with high activity, enhanced stability, controlled release capability, reduced immunogenicity, improved pharmacokinetics and biodistribution, and ability to cross the blood brain barriers. Based on currently approved protein therapeutics, this formulating platform affords the development of a vast family of superior protein therapeutics with improved efficacy and broadened indications at significantly reduced cost.

Cerebral microinfarcts represent the most prevalent form of ischemic brain injury in the elderly, particularly among those suffering from dementia, Alzheimer's disease, and vascular risk factors. Despite their commonality, effective treatments have remained elusive. Herein, a novel treatment utilizing a polymer-formulated nerve growth factor capable of crossing the blood-brain barrier is reported, which effectively reduced oxidative stress and neuronal apoptosis, reshaped microglia polarization at infarct sites, and decreased the overall microinfarct burden, leading to notable improvements in behavioral and cognitive functions in a mouse model. This work provides a promising new avenue for the treatment of cerebral microinfarcts and other neurodegenerative diseases.

Stroke is an acute injury of the central nervous system caused by the disorders of cerebral blood circulation, which has become one of the major causes of disability and death. Hemorrhage, particularly subarachnoid hemorrhage (SAH), is one of the poorest prognostic factors in stroke, which is related to the thrombolytic therapy, and has been considered very dangerous. In this context, the MR angiography with high sensitivity and resolution has been developed based on biocompatible paramagnetic ultrasmall NaGdF4 nanoprobes. Owing to the appropriate hydrodynamic diameter, the nanoprobe can be confined inside the blood vessels and it only extravasates at the vascular injury site when the bleeding occurs. Relying on this property, the three-dimensional (3D) anatomic structures of artery occlusion of stroke rat can be precisely visualized; reperfusion-related SAH has been successfully visualized and identified. Benefiting from the long blood half-life of the nanoprobe, the observation window of MR angiography can last for the whole period of reperfusion, thereby monitoring the probable SAH in real time during thrombolytic therapy. More importantly, through reconstruction of multiparametric MRI, the arterial occlusion, cerebral ischemic region, and SAH can be simultaneously visualized in vivo in a 3D manner for the first time. Therefore, the current study provides a novel approach for both noninvasive 3D vascular visualization and hemorrhage alert, which possesses great prospects for clinical translation.

The COVID-19 pandemic has taken a significant toll on people worldwide, and there are currently no specific antivirus drugs or vaccines. We report herein a therapeutic based on catalase, an antioxidant enzyme that can effectively breakdown hydrogen peroxide and minimize the downstream reactive oxygen species, which are excessively produced resulting from the infection and inflammatory process. Catalase assists to regulate production of cytokines, protect oxidative injury, and repress replication of SARS-CoV-2, as demonstrated in human leukocytes and alveolar epithelial cells, and rhesus macaques , without noticeable toxicity. Such a therapeutic can be readily manufactured at low cost as a potential treatment for COVID-19.