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        多功能菌基納米酶可精準(zhǔn)靶向治療腫瘤

        2022-12-06 10:24:38ZhangW
        關(guān)鍵詞:免疫治療酸性靶向

        據(jù)Zhang W 2021年12月1日(ACSNano,2021 Dec 1.Doi:10.1021/acsnano.1c05605.)報道,南洋理工大學(xué)和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊通過金和鉑金屬復(fù)合物(Au@Pt)修飾到細(xì)菌表面(Bac)得到的新型多功能納米酶系統(tǒng)(Bac-Au@Pt)。該納米酶系統(tǒng)可以作為一種反應(yīng)溫和、副作用小的新型藥物對癌癥進(jìn)行精準(zhǔn)化學(xué)動力學(xué)治療(CDT)。

        CDT是一種通過腫瘤微環(huán)境(TME)內(nèi)源性活性氧(ROS)破壞腫瘤細(xì)胞的治療方法。然而,由于腫瘤自身的抗氧化能力及靶向性等問題限制了CDT的進(jìn)一步發(fā)展。

        由于細(xì)菌對腫瘤的靶向能力和Bac-Au@Pt在酸性條件下的催化特性,該納米系統(tǒng)可以有效地向腫瘤細(xì)胞釋放ROS。此外,該納米酶系統(tǒng)還可以刺激T細(xì)胞釋放干擾素γ,特異性地降低腫瘤細(xì)胞內(nèi)的抗氧化性。這種納米系統(tǒng)使CDT和免疫治療互相協(xié)同,低劑量的Bac-Au@Pt在免疫治療的協(xié)同作用下也能實現(xiàn)高抗癌效果,是一個非常有潛力的治療方案。

        研究人員在大腸桿菌表面合成了Au@Pt核殼結(jié)構(gòu),構(gòu)成了Bac-Au@Pt,用于B16-F10黑素瘤小鼠模型的細(xì)菌誘導(dǎo)免疫治療和精準(zhǔn)CDT。給藥后,Bac-Au@Pt在微酸性的TME中產(chǎn)生ROS,然后啟動腫瘤細(xì)胞的凋亡程序,釋放腫瘤抗原并將其呈遞給T細(xì)胞。在這一過程中,成熟的T細(xì)胞釋放干擾素γ到腫瘤細(xì)胞并阻止胱氨酸的攝取,破壞腫瘤細(xì)胞的抗氧化能力,增加了ROS對腫瘤細(xì)胞的毒性,從而達(dá)到了高度精確的治療效果。

        首先,研究人員使用大腸桿菌在厭氧條件下還原氯金酸,在其表面生成了Au納米顆粒。在此過程中加入H2PtCl6、檸檬酸鈉和NaBH4,Au納米粒子表面覆蓋了一層很薄的Pt。通過高角環(huán)形暗場掃描透射電子顯微鏡對Pt層的存在進(jìn)行了表征,Pt元素的分布與Au元素的分布重疊,證明了Pt層在Au納米顆粒上的原位生長。此外,研究人員還分別用紫外吸收光譜、動芯光散射、射線衍射、X射線光電子能譜分析等手段對細(xì)菌(Bac)、細(xì)菌+金(Bac-Au)和細(xì)菌+Au@Pt(Bac-Au@Pt)材料進(jìn)行了表征,充分證明了多功能菌基納米酶系統(tǒng)的成功合成。在成功制備Bac-Au@Pt后,通過共聚焦激光掃描顯微鏡研究Bac-Au@Pt的細(xì)胞攝取,結(jié)果顯示Bac-Au@Pt在8 h內(nèi)被細(xì)胞內(nèi)吞。明確Bac-Au@Pt產(chǎn)生的ROS種類。

        由于TME為微酸性,酸性溶液環(huán)境中具有較高ROS生成率更適合于腫瘤CDT。研究人員在體外研究了Bac-Au@Pt的CDT效率。實驗表明,在中性條件下,Bac-Au@Pt對4種細(xì)胞株處理24 h或48 h后的所有細(xì)胞的存活率也接近100%,顯示出良好的體外生物相容性。Bac-Au@Pt的細(xì)胞毒理學(xué)實驗表明:Bac-Au@Pt在pH為6.4時能有效產(chǎn)生ROS,引起細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化損傷,是殺死癌細(xì)胞的關(guān)鍵因素。而在pH 7.4時,Bac-Au@Pt的脂質(zhì)過氧化損傷是有限的,因此在中性pH(pH 7.4)時,Bac-Au@Pt不會對正常組織造成損傷。此外,pH 6.4環(huán)境中,細(xì)胞的線粒體被Bac-Au@Pt產(chǎn)生的ROS破壞,而在正常生理環(huán)境中,線粒體保持完整。小鼠模型實驗表明,Bac-Au@Pt與順鉑治療效果相同,但副作用遠(yuǎn)小于順鉑。通過末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的熒光素標(biāo)記(TUNEL)實驗顯示,藍(lán)色熒光減少,綠色熒光顯著增加,表明腫瘤細(xì)胞凋亡處于晚期。

        此外,研究人員還發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽(GSH)是由細(xì)胞產(chǎn)生以應(yīng)對氧化應(yīng)激。因此,無論是正常細(xì)胞還是腫瘤細(xì)胞,都具有一定的天然抗氧化能力。T細(xì)胞會向腫瘤細(xì)胞釋放干擾素γ,從而阻斷GSH的主要來源胱氨酸的攝取,降低腫瘤細(xì)胞的抗氧化能力。

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