《Journal of Nanobiotechnology》:Bidirectional regulation of reactive oxygen species for radiosensitization in nasopharyngeal carcinoma
编辑推荐:
为解决肿瘤微环境(TME)导致的鼻咽癌(NPC)放疗抵抗问题,研究人员开展了关于新型放疗增敏剂 Met-CuS@DSH 的研究。结果显示该增敏剂可双向调控活性氧(ROS),显著提升 NPC 治疗效果并降低放疗剂量,为克服 NPC 放疗抵抗提供了新途径。
在医学领域,鼻咽癌(Nasopharyngeal Carcinoma,NPC)是一种在华南和东南亚地区高发的头颈部癌症。由于其特殊的解剖位置,手术难以彻底切除,放疗(Radiotherapy,RT)成为主要治疗手段。然而,放疗时,高剂量的辐射虽能杀死癌细胞,但也会带来严重的副作用,像口干、听力下降以及脑神经损伤等,极大地影响了患者的生活质量和生存状况。更为棘手的是,肿瘤微环境(Tumor Microenvironment,TME)中的缺氧状态以及高浓度的还原型谷胱甘肽(Glutathione,GSH)会导致癌细胞对放疗产生抵抗,使得放疗效果大打折扣。
为了攻克这些难题,南方医科大学珠江医院等研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们致力于研发一种能够克服 TME 诱导的放疗抵抗、提高放疗疗效的新策略。最终,研究人员成功构建了一种新型放疗增敏剂 Met-CuS@DSH,通过将二甲双胍(Metformin,Met)和硫化铜纳米颗粒(Copper Sulfide Nanoparticles,CuS NPs)共同负载到可注射的 DNA 超分子水凝胶(DNA Supramolecular Hydrogels,DSH)中,实现了对活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)的双向调控,显著提高了鼻咽癌放疗的疗效。该研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上。
研究人员在开展研究时,运用了多种关键技术方法。在制剂合成方面,通过特定的步骤合成了 DSH 和 Met-CuS@DSH;利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等对其微观结构和形态进行表征;采用蛋白质免疫印迹法(Western blot analysis)检测相关蛋白表达;构建小鼠肿瘤模型,进行体内抗肿瘤活性等实验研究。
下面来看具体的研究结果:
- Met-CuS@DSH 的制备与表征:研究人员先通过热退火合成 Y 和 L 单体,再混合形成 DSH,其具有三维多孔微观结构。CuS NPs 直径约 10nm,在近红外光区域有吸收峰。通过标记和共聚焦显微镜成像,证实 Met 和 CuS NPs 成功封装在 DSH 中,且该制剂在肿瘤裂解液中能长期持续释放药物。
- 体外 ROS 双向调控放疗增敏策略:Met-CuS@DSH 可抑制线粒体膜去极化,减少细胞内 ATP 水平和线粒体呼吸链复合体 I 活性,从而逆转缺氧的 TME。同时,它还能降低细胞内 GSH 水平,显著提高 ROS 生成效率,增强 NPC 细胞的放射敏感性。
- Met-CuS@DSH 的体外抗肿瘤作用:体外实验表明,Met-CuS@DSH 生物安全性良好,在激光和放疗联合作用下,其抗肿瘤活性显著增强。彗星实验证实,该制剂能通过光热疗法(PTT)和放疗导致肿瘤细胞 DNA 损伤,进而杀死肿瘤细胞。
- 体内 ROS 双向调控放疗增敏策略:体内实验中,Micro-PET 成像等显示 Met-CuS@DSH 能有效缓解肿瘤组织缺氧。同时,它可降低肿瘤组织中 GSH 含量,在近红外激光照射下产生光热效应,且增强了肿瘤部位的 CT 对比度,证明其具有肿瘤穿透能力。
- Met-CuS@DSH 的体内抗肿瘤作用:对荷瘤小鼠的实验发现,Met-CuS@DSH + Laser + Ray 组的抗肿瘤效果最佳,能显著抑制肿瘤生长,延长小鼠生存期。病理分析表明,该组肿瘤坏死和凋亡率最高,Ki67 表达下调,说明肿瘤生长受到抑制。
- 长期生物安全性评估:通过对重要器官的 H&E 染色以及血常规和血液生化检测,发现 Met-CuS@DSH 在治疗后各时间点对器官无明显损伤,各项指标与对照组相比无显著差异,表明其具有较高的生物安全性。
综上所述,研究人员成功开发了一种基于 ROS 双向调控的鼻咽癌放疗增敏策略。Met-CuS@DSH 能有效逆转缺氧的 TME,对抗 GSH 介导的 ROS 中和,即使在较低放疗剂量(3 Gy)下,也能显著提高放疗对 NPC 的疗效。这一研究成果为克服 TME 诱导的放疗抵抗提供了新的方向,有望改善 NPC 及其他恶性肿瘤的放疗效果,具有重要的临床应用前景。
下载安捷伦电子书《通过细胞代谢揭示新的药物靶点》探索如何通过代谢分析促进您的药物发现研究
10x Genomics新品Visium HD 开启单细胞分辨率的全转录组空间分析!
欢迎下载Twist《不断变化的CRISPR筛选格局》电子书
单细胞测序入门大讲堂 - 深入了解从第一个单细胞实验设计到数据质控与可视化解析
下载《细胞内蛋白质互作分析方法电子书》