福医大庄君阳教授、福大林立森教授《ACS AMI》：通过调控细胞自噬增效基于MOF载药体系的乳腺癌饥饿疗法

点击蓝字关注我们

细胞自噬是真核细胞通过溶酶体降解功能失调细胞组分的一种自我消化过程，是维持细胞正常代谢及内环境稳态的一种重要机制。在癌症治疗过程中，自噬扮演双重角色。当癌细胞处于不利状态时（如缺氧、氧化应激或饥饿等），其通过自噬来降解受损的细胞成分，为癌细胞提供能量供给，维持其生存；而过度的自噬则会诱导自噬性细胞死亡。尽管自噬在癌症的调节中有着两种相反的作用，大量研究表明自噬在癌症中主要起促生存作用。令人遗憾的是，这种保护性的自噬会削弱多种抗癌疗法的效果，导致治疗失败。纳米材料具有尺寸小、比表面积大等突出优势，在药物递送、疾病诊疗领域获得广泛的应用。近年研究表明，某些纳米材料可直接诱导细胞自噬的产生，从而参与细胞命运的决定。在全球范围内，乳腺癌是女性发病率最高的恶性肿瘤之一。当前乳腺癌治疗主要以外科手术为主，放疗、化疗为辅。这些传统的疗法仍存在许多不足之处，如术后复发和转移无法控制、药物对机体的毒副作用以及耐药性的产生等。
近日，福建医科大学庄君阳课题组与福州大学林立森课题组联合在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上发表题为Enhanced Cancer Starvation Therapy Enabled by an Autophagy Inhibitors-Encapsulated Biomimetic ZIF-8 Nanodrug: Disrupting and Harnessing Dual Pro-Survival Autophagic Responses的论文。该论文发现常作为药物载体的ZIF-8纳米颗粒本身可在酸性条件下选择性降解并释放Zn²⁺，刺激线粒体产生活性氧（ROS），从而诱导乳腺癌细胞的促存活自噬。在此基础上，作者以ZIF-8纳米颗粒为载体，采用“一锅法”同时负载自噬抑制剂氯喹（CQ）和葡萄糖氧化酶（GOx），并在其表面涂覆乳腺癌细胞膜制备仿生纳米药物mCG@ZIF。肿瘤细胞膜的涂覆赋予纳米粒子免疫逃逸功能和同源靶向能力。当纳米粒子进入肿瘤细胞后，其负载的GOx通过催化细胞内源性葡萄糖水解产生葡萄糖酸和H₂O₂，降低细胞内pH值并消耗氧气和葡萄糖，阻断肿瘤细胞的营养供给，达到饥饿治疗的目的。然而，饥饿状态的细胞可通过提高自噬水平来弥补被GOx所消耗的营养供给，削弱饥饿治疗的疗效。令人欣喜的是，mCG@ZIF释放的CQ可同时抑制饥饿状态、ZIF-8自身诱导的双重促存活自噬，切断肿瘤细胞的营养补偿途径，使细胞无法从自身吸取能量，进一步增强饥饿治疗对乳腺癌细胞的杀伤作用。 
图1. mCG@ZIF的制备过程以及结合饥饿治疗和自噬调节策略增强癌症治疗的示意图


图2. mCG@ZIF的材料合成表征和pH响应降解特性

图3. 仿生纳米药物表现出同源细胞靶向特性，ZIF-8诱导4T1细胞促存活自噬的机理研究

图4. CQ抑制GOx诱导的饥饿治疗以及ZIF-8自身诱导的双重促存活自噬 
图5. 仿生纳米药物体外抗肿瘤活体评价

图6. 仿生纳米药物体内抗肿瘤活体评价
论文信息
Enhanced Cancer Starvation Therapy Enabled by an Autophagy Inhibitors-Encapsulated Biomimetic ZIF-8 Nanodrug: Disrupting and Harnessing Dual Pro-Survival Autophagic Responses.Fenglan Li, Tao Chen, Fang Wang, Jinfa Chen, Yuanyuan Zhuang, Danting Song, Ning Li, Xinhua Lin*, Lisen Lin*, Junyang Zhuang*. ACS Appl Mater Interfaces DOI: org/10.1021/acsami.2c00552
原文链接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c00552

作者简介

向上滑动阅览

福建医科大学药学院博士生李凤兰、福州大学化学学院博士生陈涛、福建医科大学王芳副研究员为该论文共同第一作者；福建医科大学“闽江学者”特聘教授/硕士生导师庄君阳、福州大学“闽江学者”特聘教授/博士生导师林立森为该论文的共同通讯作者。

相关进展

化学与材料科学原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

扫二维码｜关注我们

微信号 : Chem-MSE

诚邀投稿

欢迎专家学者提供化学化工、材料科学与工程产学研方面的稿件至[e-mail]，并请注明详细联系信息。化学与材料科学®会及时选用推送。