碲（Te）基纳米材料在生物医学方面显示出了良好的应用潜力，包括免疫调节和抗菌或抗癌治疗[1]。当暴露于含有大量过氧化氢（H2O2）的肿瘤微环境中时，Te可以转化为有毒的亚碲酸盐（TeO32−）[2]。
我们设计了基于碲纳米钻石（TeDMs）的“高尔基体定制特洛伊木马”，其中装载了芹菜素（4’,5,7-三羟基黄酮），并包被人血清白蛋白（HSA）（以下简称TAH），能够通过高尔基扩散干扰GLUT1质膜定位来抑制糖酵解。由于其特定的形态和高长宽比，TAH通过内吞作用有效将其内化。重要的是，TAH能够在进入肿瘤细胞之前掩盖其毒性[3]，从而防止健康组织的系统性损伤和代谢紊乱。通过这种方式，TAH作为肿瘤细胞特异性的前药或“特洛伊木马”，它对肿瘤细胞内高水平的H2O2和GSH作出反应，导致TeO32−的释放。此外，芹菜素是一种具有丙酮酸激酶M2（PKM2）抑制活性的类黄酮[4]，作为与TeO32−共同阻断糖酵解的抑制剂；HSA表面涂层促进了生物相容性，提高了肿瘤细胞内化TAH的能力。（图1）
图1. 制备TAH的示意图，以及通过肿瘤能量剥夺实现其抗癌活性的机制
TEM、SEM等表征结果证实了TAH的成功合成并确定了其主要成分和组装机制（图2）。此外，体外实验的结果也证实了TAH优秀的光热能力和消耗H2O2转化为TeO32−的效果。
我们的实验证实了TAH + NIR下调了GOLPH3进而导致高尔基体形态的显著变化。与对照未处理的细胞中观察到的常见的核周带状结构高尔基体相比，TAH + NIR组中的高尔基体点状分散在细胞质的不同部分。通过高尔基体染色的共聚焦显微镜图像进一步证实了高尔基体的扩散趋势。这些发现证实了TAH破坏高尔基体结构完整性的能力。值得注意的是，高尔基体形态的异常变化可以影响囊泡结构和蛋白质运输（如前面描述的GLUT1）[5]。我们进一步评估了TAH对GLUT1细胞定位的影响。结果表明含有Te的处理能够诱导GLUT1从细胞膜向细胞质的再分配。（图3）
图3. TAH导致高尔基体分散和GLUT1细胞膜定位紊乱的体外分析
图4. TAH的体内抗肿瘤效果
研究亮点
首次设计并合成了钻石形貌的碲纳米颗粒以及以此为基础的药物递送体系TAH，与常规形貌的纳米颗粒相比，高长径比的形貌更容易被肿瘤细胞摄取； 2首次证明了亚碲酸盐在肿瘤细胞中会对高尔基体形貌产生影响，促使高尔基体破碎，并因此而对高尔基体的蛋白质转运产生影响； 利用了肿瘤细胞内固有的高H2O2和GSH水平构建了“特洛伊木马”策略，TAH只会在肿瘤细胞内转化为亚碲酸盐，而在正常细胞中不会产生亚碲酸盐毒性，进一步提高了该药物递送体系的安全性。
文章信息
Volume 371, July 2024, Pages 338-350
作者信息
通讯作者
李楠，天津大学医学部药学院教授，党委副书记。先后入选“全球前10万顶尖科学家”，王宽诚青年学者，天津市“青年人才托举工程”，天津市优秀青年科技工作者，创新人才推进计划青年科技优秀人才。主持国家自然科学基金面上及青年项目、军委科技委重大专项及多项省部级科研项目，获国家级教学成果二等奖，天津市教学成果特等奖；近年来，以唯一或最后通讯作者发表 SCI 论文 70 余篇，影响因子超过 400，引用共计 3300 余次，h-index 为 37，其中 40 余篇一区文章（影响因子 >15 文章 13 篇，ESI 高被引论文 1 篇），包括 Adv Mater, Adv Func Mater, ACS Nano, Nano Today, Small, Biomaterials, Acta Pharm Sin B, J Control Release 等。担任中国药学会药剂专委会委员，中国生物医学工程学会纳米医学与工程分会委员，中国颗粒学会生物颗粒专委会委员，Asian Journal of Pharmaceutical Sciences、Chinese Chemical Letters 杂志青年编委等。
第一作者
亢蓓，天津大学医学部药学院2021级硕士研究生。
参考资料
M.C. Zambonino, E.M. Quizhpe, F.E. Jaramillo, A. Rahman, N. Santiago Vispo, C. Jeffryes, S.A. Dahoumane, Green synthesis of selenium and tellurium nanoparticles: current trends, biological properties and biomedical applications, Int. J. Mol. Sci. 22 (2021) 989. Y. Wu, T. Guo, Y. Qiu, Y. Lin, Y. Yao, W. Lian, L. Lin, J. Song, H. Yang, An inorganic prodrug, tellurium nanowires with enhanced ROS generation and GSH depletion for selective cancer therapy, Chem. Sci. 10 (2019) 7068–7075. M. Shakibaie, A. Abharian, H. Forootanfar, A. Ameri, M. Jafari, H. Reza Rahimi, Cytotoxicity investigations of biogenic tellurium nanorods towards PC12 cell line, IET Nanobiotechnol. 12 (2018) 1144–1149. S. Shan, J. Shi, P. Yang, B. Jia, H. Wu, X. Zhang, Z. Li, Apigenin restrains colon cancer cell proliferation via targeted blocking of pyruvate kinase M2-dependent glycolysis, J. Agric. Food Chem. 65 (2017) 8136–8144. S. Kaeser-Pebernard, C. Vionnet, M. Mari, D.S. Sankar, Z. Hu, C. Roubaty, E. Martínez-Martínez, H. Zhao, M. Spuch-Calvar, A. Petri-Fink, G. Rainer, F. Steinberg, F. Reggiori, J. Dengjel, mTORC1 controls Golgi architecture and vesicle secretion by phosphorylation of SCYL1, Nat. Commun. 13 (2022) 4685.
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