大家好，今天为大家推荐一篇发表在ACSNANO上的文章，文章标题为“Peroxidase-likeActiveNanomedicinewithDualGlutathioneDepletionPropertytoRestoreOxaliplatinChemosensitivityand
PromoteProgrammedCellDeath”。
谷胱甘肽（GSH）是一种抗氧化剂，可以清除自由基，与线粒体中的有毒ROS反应，并防止细胞凋亡由于肿瘤细胞的特殊生长和代谢，细胞内GSH浓度可达(1~10mM)，约为细胞外液的~0倍。肿瘤细胞中GSH水平升高可将铂类化疗药物从细胞中泵出，促使肿瘤细胞发生二次耐药。由于肿瘤细胞中存在高浓度的GSH，通过凋亡诱导细胞程序性死亡的效果并不理想。在这项研究中，他们设计了一种纳米药物，将超小的Fe3O4NPs和一种谷氨酰胺酶抑制剂CB-，集成到树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒(DMSNs)的大介孔中，形成DMSN/Fe3O4?Mn
CB-(DFMC)。DFMC既具有纳米酶特性，又具有谷氨酰胺酶抑制剂特性，具有类过氧物酶(POD)活性和双GSH耗竭特性，可促进细胞凋亡和铁死亡的协同治疗，并恢复奥沙利铂(Oxa)的化疗敏感性。在完成DFMC纳米药物的合成及表征之后，对DFM纳米催化剂的GSH消耗性能进行了研究。如图1a所示，DFMNPs在弱酸和高GSH含量的TME下被分解。通过TEM分析可以直接观察DFMNPs在模拟TME中的生物降解情况(图1b)。中性(pH=7.4)条件下，DFM纳米颗粒在无GSH的情况下基本完整;而在酸性条件下(pH=6.5)，加入GSH的DFM纳米粒子在40h后形态基本完全降解，Mn离子从DFM中释放出来。用不同pH缓冲液(含或不含GSH)处理后，通过ICP-OES测量(图1c)进行检测。如我们所料，在GSH存在的情况下，DFM纳米颗粒释放的Mn离子明显高于没有GSH的情况。研究表明，DFM可以在H2O2中引起化学反应生成?OH，并催化TMB氧化生成蓝色氧化TMB(oxTMB)，证明DFM纳米催化剂具有类POD活性(图1d)。利用紫外-可见吸收光谱检测oxTMB的生成（图1e）。
图1
通过生物TEM观察显示DFMCNPs可以通过细胞膜进入细胞质，说明它们是通过内吞作用被吸收的（图2a）。为了研究DFMC的GSH-OXD样活性和POD样催化活性的抗肿瘤治疗机制，他们仔细评估了DFMC对细胞内氧化应激的影响。我们使用高度敏感的ROS探针DCFH-DA，来评估CT26细胞在各种处理后的细胞内氧化应激。如图2b所示，PBS组几乎不存在绿色荧光，而单独用DFM或CB-处理的CT26细胞只有中度绿色荧光。与DFMC孵育的CT26细胞表现出最强的绿色荧光。综上所述，这些结果表明DFMC可以通过Fe2+和Mn2+产生ROS，并通过Mn4+/Mn3+/Fe3+和CB-介导GSH消耗来破坏细胞内的氧化还原稳态。随后，与仅用CB-或DFM治疗相比，在CT26结肠癌细胞和荷瘤组织中，DFMC治疗后检测到GSH显著降低(图2c)。以上结果表明，虽然DFM纳米催化剂具有与GSH-OXD相似的催化活性，但DFMC对GSH的消耗能力明显更强。这种能力源于DFMC的双重GSH耗竭特性(消耗现有GSH和阻止GSH合成)，可以显著提高GSH耗竭性能。DFMC处理后的CT26细胞的超微结构特征显示出明显的核固缩和凋亡小体，而线粒体收缩，这分别是细胞凋亡和铁下垂的特征(图2g)。
图2
通过体内荧光图像评价DFMC-Cy5.5NPs在CT26荷瘤小鼠体内的生物分布。如图3a所示，可以观察到肿瘤区域出现的荧光强度在6h达到平台，说明DFMCNPs可以快速在肿瘤内积累。重要的是，48h后荧光区域仍然存在，表明DFMCNPs在肿瘤区域高度保留。为了进一步评价DFMC在体内的生物分布特征，ICP-OES在不同时间和不同组织中测量Fe、Mn和Si含量。从图3d、e可以看出，DFMCNPs主要分布在脾脏和肝脏。DFMC在主要器官的聚集量随着时间的推移逐渐减少，说明DFMC可以被代谢并排出体外，有利于消除潜在的毒性。观察到，一段时间后，这些DFMCNPs在肿瘤区域有效聚集。以上结果证明了DFMC的EPR效应和安全性。继续评估DFMC纳米药物对奥沙利铂治疗肿瘤效果的增强作用。与奥沙利铂和DFM+奥沙利铂相比，同时给予DFMC+奥沙利铂抑制肿瘤生长效果最好(图3f)。治疗期结束后，不同治疗组间肿瘤重量的差异与肿瘤相对体积生长曲线一致(图3g)。
图3
总之，他们开发了一种既具有纳米催化剂性质又具有谷氨酰胺酶抑制剂性质的纳米药物(DFMC)，该药物具有类POD活性和双GSH消耗特性，可促进细胞凋亡和铁死亡的协同治疗，并增强奥沙利铂的化疗敏感性。这是通过将超小的Fe3O4NPs和CB-集成到DMSN的大介孔中。DFMC中的Fe2+和Mn2+能够发挥Fenton/Fenton样活性，在酸性条件下能有效催化H2O2分解为剧毒?OH治疗肿瘤。此外，ROS的积累可以促进LPO的形成，而LPO是铁死亡所必需的。首先，DFMC既消耗现有的GSH，又阻断GSH的合成，从而削弱了GSH相关的ADS，从而增强了ROS介导的肿瘤催化治疗，增强了奥沙利铂的化疗敏感性。从而达到较高的肿瘤清除率。
本文作者：WQX
责任编辑：WQX
DOI:10./acsnano.1c
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