AbMole科研-用于MR分子和化学放射增敏的“卵黄壳”样纳米系统的快速合成

AbMole精研抑制剂十年，最新的科研动态不断与您分享。本期与您分享的是: 用于MR分子和化学放射增敏的“卵黄壳”样纳米系统的快速合成。

虽然人们已经对纳米药物在化疗-放疗中的应用进行了大量的尝试，但更有效的化疗-放疗强化策略仍有待研究和完善。在此，通过直接使用放射敏化剂Bi2S3纳米棒(NRs)作为部分牺牲模板，方便地构建了一个“卵黄壳”状纳米结构(Bi2S3@mBixMnyOz纳米系统)。然后，构建了装载化疗药物阿霉素(DOX)的聚乙二醇化Bi2S3@mBixMnyOz纳米系统(PBmB-DOX)，实现肿瘤微环境(TME) 反应性药物释放，增强化疗敏感性。Bi2S3 NRs核可以沉积更多的辐射能，提高放疗敏感性。同时，该化合物的外壳可催化H2O2生成O2，缓解肿瘤缺氧，进一步增强化疗放疗增敏作用。更重要的是，PBmB通过谷胱甘肽(GSH)耗竭介导GPX4失活的方式，以及Mn离子诱导的化学动力学治疗(Fenton-like反应)，参与了铁下垂的治疗过程，为提高疗效做出了额外的贡献。最后，gsh刺激的化合物外壳降解可以促进自我增强的T1-MR成像激活，从而实现按需诊断肿瘤。在本工作中，直接使用Bi2S3 NRs作为部分牺牲模板快速合成用于纳米医学应用的“卵黄壳”状纳米结构的合成策略鲜有报道。体外和体内实验结果表明，我们的“卵黄壳”样PBmB-DOX纳米系统在肿瘤特异性诊断和协同治疗中调节TME具有很大的前景。

L-Buthionine-sulfoximine (Abmole，M3865，纯度>99%)是一种具有细胞渗透性的、有效的、快速起效的、不可逆的G-谷氨酸半胱氨酸合成酶 (γ-glutamylcysteine synthetase) 抑制剂，可消耗内源性细胞内铜螯合剂谷胱甘肽，使细胞对Elesclomol-copper诱导的细胞死亡敏感。

Fig. 3. In vitro cell experiments.

接下来评估PBmB对HUVECs细胞和4T1细胞的细胞毒性。在图3a中，即使在200μM Mn的高剂量下，HUVECs细胞也未观察到明显的细胞毒性，而在相同浓度的Mn下，4T1细胞的活力较低。这些现象可能是由于肿瘤细胞内谷胱甘肽（GSH）浓度较高，GSH通过CDT效应杀死肿瘤细胞。为了进一步验证这一假设，使用了DCFH-DA (ROS测定探针)和L-BSO(谷氨酰半胱氨酸合成酶生物合成抑制剂)。如图3b所示，PBmB孵育8 h后，用DCFH-DA染色的4T1细胞可以检测到明显的绿色荧光，而在加入PBmB前用L-BSO处理的细胞中只观察到零星荧光。这些结果表明，富含GSH的环境可以激活PBmB诱导的CDT进行肿瘤特异性治疗。

此外，我们想知道这种GSH介导的治疗是否会下调GPX4的表达，因为GPX4与GSH密切相关，在脂质修复系统中起着关键作用。Western blot和荧光染色在细胞水平进行。如图3c所示，与对照组相比，PBmB处理的4T1细胞中GPX4的表达呈浓度依赖性下降。随后，利用脂质过氧化探针C11-BODIPY581/591检测脂质过氧化的积累，这是铁下垂的主要标志。结果显示，与对照组细胞相比，PBmB预孵育的4T1细胞显示出更强的绿色荧光(图3d)，表明PBmB处理的细胞中细胞内脂质过氧化积累。所有这些数据表明，在TME中特异性的PBmB纳米系统可以诱导铁下垂，用于肿瘤治疗。

接下来，系统评估了PBmB-DOX的细胞内吸收和相应的治疗效果。对于PBmB-DOX的内吞作用，在4T1细胞的细胞质中可以观察到明显的DOX的红色荧光(图3f)，说明PBmB-DOX可以被内吞到肿瘤细胞内给药。为了进一步研究治疗效果，定量分析了PBmB-DOX或游离DOX处理24 h后4T1细胞的活力。图3e显示，PBmB (200μM Mn)和游离DOX处理的4T1细胞存活率分别为58.6±0.4%和32.8±1.5%，而PBmB-DOX处理的4T1细胞存活率为8.2±2.0%。这些结果表明，我们的DOX纳米给药系统可以实现控释，显著提高DOX的治疗效果。

鸣谢：Meirong Hou, et al. J Control Release. 2022 Jul;347:55-67.