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。