Nature Communications | 超声触发和糖基化抑制增强的肿瘤压电催化免疫疗法

文摘   2024-10-19 11:15   中国香港  
2024.10.18. 中国科学院上海硅酸盐研究所研究团队在《Nature Communications》上发表研究文章 “Ultrasound-triggered and glycosylation inhibition-enhanced tumor piezocatalytic immunotherapy”,介绍了超声触发糖基化抑制增强的肿瘤压电催化免疫疗法。

纳米催化免疫疗法能够快速激活免疫系统来攻击肿瘤细胞,在癌症治疗中具有巨大潜力。然而,高水平的N-糖基化可以保护肿瘤细胞,从而损害纳米催化免疫疗法的抗癌免疫力。

本研究展示了一种用于增强癌症压电催化免疫治疗的2-脱氧-D-葡萄糖(2-DG) 和铁酸铋共载凝胶(DBG)支架。DBG植入肿瘤后,在超声激发下产生活性氧(ROS)和压电信号,显著促进抗癌免疫的激活。同时,ROS敏感的DBG释放的2-DG破坏N-聚糖的合成,进一步克服肿瘤的免疫抑制微环境。

超声触发糖基化抑制增强的肿瘤压电催化免疫疗法的协同作用在四种小鼠癌症模型中得到了证明。产生“热”肿瘤免疫生态位,抑制肿瘤进展和肺转移,并引发强烈的免疫记忆效应。这项工作为恶性实体瘤提供了一种有前途的压电催化免疫疗法,具有低免疫原性和高水平的N-糖基化。

材料合成:制备了具有高压电催化活性的二维BFO纳米片,并将其与2-DG 和ROS敏感的水凝胶支架(DBG)结合。
实验研究
  • 压电催化活性测试通过COMSOL Multiphysics计算和实验测量,研究了BFO纳米片和DBG支架的压电电位分布和ROS产生能力
  • 催化治疗性能测试
    细胞实验用DBG处理肿瘤细胞,检测ROS产生、细胞凋亡、N-糖基化抑制和免疫原性细胞死亡(ICD)的诱导情况。
    免疫细胞实验使用Transwell系统评估DBG对巨噬细胞和树突状细胞(DCs)免疫反应的触发能力,以及对肿瘤细胞吞噬作用的影响。
  • 体内治疗实验
    动物模型建立了多种肿瘤小鼠模型,包括乳腺癌、肝癌和结肠癌模型。
    治疗方法将DBG支架植入肿瘤部位,通过超声照射激活压电催化反应,同时释放2-DG抑制N-糖基化。
    检测指标监测肿瘤体积、体重变化、免疫细胞浸润、细胞因子表达和肿瘤组织的病理变化。

DBG通过原位产生ROS并抑制肿瘤细胞糖基化来放大肿瘤压电催化免疫治疗的示意图


DBG构建和表征


BFO纳米片压电催化性能的计算模拟和表征


BFO纳米片的体外抗癌和ICD触发性能


DBG体外免疫应答激活和巨噬细胞对不同处理后的肿瘤细胞的吞噬行为的评估


DBG在US照射下的体内抗癌性能


体内免疫激活评估

DBG+US抑制肺部扩散转移并诱导T细胞针对肿瘤再攻击小鼠的记忆

DBG支架通过压电催化和2-DG抑制的协同作用,能够有效杀死肿瘤细胞,激活抗肿瘤免疫反应,抑制肿瘤的生长和转移,具有良好的治疗效果。

文章链接

https://doi.org/10.1038/s41467-024-53392-1



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