铜死亡是一种由过量铜引起的调节细胞死亡的方式,其特点是依赖于线粒体中铜离子的过量积累。实际上肿瘤细胞对铜死亡的敏感性较低,限制了其在肿瘤治疗中的应用。这主要是因为肿瘤细胞内线粒体铜离子浓度不足以及肿瘤细胞中高表达的GSH与铜离子螯合,抑制了铜死亡的发生。因此,需要更直接的方法来消耗肿瘤细胞中升高的GSH水平。本篇文章通过开发新型的纳米药物偶联物CuPEs@PApt,不仅提高了肿瘤治疗的效率,还激活了抗肿瘤免疫反应,为肿瘤治疗领域带来了新的突破和希望。
图1是多价核酸适体纳米药物偶联物CuPEs@PApt的合成过程以及“开源节流”铜死亡协同治疗策略的作用机制。简而言之,先制备了含有过氧化铜和伊利司莫-Cu2+的CuPEs纳米点,随后将滚环扩增获得的含有多价EpCAM核酸适体和polyT序列的PApt与先前制备的CuPEs纳米点混合,最终获得了多价核酸适体纳米药物偶联物CuPEs@PApt。
图2展示了CuPEs@PApt如何通过“开源节流”策略增强肿瘤细胞的铜死亡。图A说明了这一策略的示意图,CuPEs@PApt通过多价EpCAM aptamers特异性靶向肿瘤细胞,然后被内吞进入细胞溶酶体。在溶酶体环境中,Elesclomol和CuP纳米点从CuPEs@PApt中释放出来,Elesclomol将铜离子运输到线粒体诱导铜超载,而CuP纳米点在溶酶体酸性环境中分解产生外源性Cu2+和H2O2,触发类芬顿反应消耗GSH,从而增强铜死亡。图B至L通过流式细胞仪、共聚焦激光扫描显微镜和Western blot等实验方法,验证了CuPEs@PApt在体外实验中增强肿瘤细胞铜死亡的效率。
图3展示了CuPEs@PApt在体内增强肿瘤铜死亡的效果。图A说明了实验设计,通过肿瘤内注射评估CuPEs@PApt的抗肿瘤效果。图B和F显示了不同治疗组(包括对照组、Elesclomol、CuP、CuPEs和CuPEs@PApt)小鼠的肿瘤生长曲线,表明CuPEs@PApt能有效抑制肿瘤生长。图C显示了治疗期间小鼠体重变化,而图D和E分别是治疗后小鼠肿瘤的照片和质量测量,显示CuPEs@PApt组肿瘤最小。图G展示了经不同处理后肿瘤组织的H&E染色图像,图H至K显示了肿瘤组织中ROS和GSH水平的变化,以及DLAT蛋白的免疫组化分析,证实CuPEs@PApt在体内诱导了铜死亡。
图4描述了CuPEs@PApt在体内提高肿瘤靶向药物递送能力的研究。图A展示了注射ICG@CuPEs@PApt后不同时间点的体内生物分布。图B和C显示了24小时后主要器官和肿瘤中ICG@CuPEs@PApt的分布情况,以及肿瘤中分布的定量分析。图D展示了CuPEs@PApt的血液循环半衰期。图E和F分别展示了CuPEs@PApt在健康小鼠体内随时间变化的生物分布和排泄情况。图G说明了通过静脉注射评估CuPEs@PApt的生物相容性和系统性抗肿瘤效果的实验设计。图H至M展示了不同处理后小鼠的肿瘤生长动力学、体重变化、肿瘤照片、质量和H&E染色图像,显示CuPEs@PApt具有显著的抗肿瘤效果且无明显毒性。