背景介绍
近年来，“活性氧（ROS）工程”已经成为一种前景广阔的抗肿瘤治疗策略。大量ROS的爆发会导致肿瘤细胞氧化应激，进一步诱导脂质过氧化的发生，最终诱导肿瘤细胞发生铁死亡。然而，肿瘤细胞具有多种自我调节途径来抵御ROS的积累，从而避免肿瘤细胞死亡，降低疗效。例如，肿瘤细胞中的内源性谷胱甘肽（GSH）可清除 ROS，作为调节细胞内氧化还原平衡的一种手段。生理性自噬过程可以帮助肿瘤细胞应对氧化应激的影响。这些调节策略无疑为“ROS 工程”的抗肿瘤应用制造了障碍。
成果简介
中科院长春应化所张洪杰院士/雷朋朋副研究员团队设计了一种内源性/外源性双重激活的 “ROS工程”纳米试剂（记为UMZC），主体由上转换纳米粒子（UCNPs）和NH2-MIL-88B(Fe)构成，充分发挥了各组分的特点和优势。NH2-MIL-88B(Fe)在肿瘤微环境（TME）的内源性激活下产生ROS，并具有产生O2的能力，可缓解TME乏氧状态。具有多孔结构的NH2-MIL-88B(Fe)负载的光敏剂酞菁锌（ZnPc）可被通过光转换剂UCNPs由近红外光转换而来的可见光激发，获取ROS，从而实现外源性光介导的治疗。两者结合可以引发ROS风暴，造成氧化应激并诱导细胞死亡。结直肠癌内源性的H2S进一步放大了芬顿反应中ROS的生成。UMZC的GSH消耗能力则会阻止肿瘤细胞自身清除ROS，同时下调谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）的表达，这同样是有效激活铁死亡的过程。纳米试剂表面的生物相容性的壳寡糖已被证明具有放大细胞自噬的作用。大量ROS的产生、GSH消耗以及细胞自噬增强三者的相互配合，诱导了高效的肿瘤细胞铁死亡。这种纳米试剂为探索结肠肿瘤的治疗提供了一种很有前景的新策略。
图文导读
图1. UMZC的构建及抗肿瘤机制示意图。
图2. UMZC诱导肿瘤细胞死亡的逻辑门示意。
作者简介
雷朋朋，中科院长春应化所副研究员。研究方向为稀土发光材料的绿色设计合成、组装、结构及应用探索。主持国家自然科学基金和吉林省科技发展计划项目等。近年来累计发表文章60余篇，其中以第一作者或通讯作者身份在Nat.Commun.,Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Light: Sci. Appl.等期刊上发表文章30余篇；申请专利3项，授权1项。先后于2017年获“朱李月华优秀博士生奖”，2018年获中国科学院“院长优秀奖”和“北京市优秀毕业生”称号，2022年入选“第六批吉林省青年科技人才托举工程”，2023年入选吉林省高层次青年后备型人才。担任中国稀土学会稀土晶体专业委员会委员，吉林省化学会青年化学者工作委员会委员，《Exploration》和《中国稀土学报》青年编委。
张洪杰，中国科学院院士，清华大学教授，中科院长春应化所研究员，博士生导师。长期致力于稀土功能材料的研究，以材料的结构与功能关系为研究重点，致力于解决影响学科发展的关键科学和技术问题，发展了系列材料制备的新方法和技术。并将基础、高技术及应用研究有机结合，研制出的稀土新材料已成功应用于稀土交流LED照明、稀土环保着色剂、航天航空高超风洞测温、稀土镁合金汽车零部件、国防军工兵器等领域，满足了国家的战略需求。发表学术论文500多篇，被他人引用36000多次，获授权发明专利72项。以第一完成人获得国家自然科学二等奖、中科院杰出科技成就奖，吉林省特殊贡献奖、吉林省科学技术发明一等奖、吉林省科技进步一等奖、香港“求是”基金会杰出青年学者奖、澳大利亚金袋鼠世界创新奖等奖项。
文章信息
Du P, Lei P, Liang Y, et al. Endogenous/exogenous dual stimulation “ROS engineering” amplification combined with autophagy-augmented for efficient ferroptosis therapy. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907017.
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