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为解决胶质瘤放疗难题,研究人员合成 APMP 纳米药物,发现其可增效放疗和光热治疗,意义重大。
在医学领域,癌症始终是人类健康的巨大挑战,如同隐匿在黑暗中的 “杀手”,时刻威胁着人们的生命。其中,胶质瘤作为原发性脑肿瘤中最常见的类型,约占所有神经源性肿瘤的 81%,而胶质母细胞瘤(GBM)更是胶质瘤中恶性程度最高的亚型,预后极差,死亡率居高不下。
目前,放疗是癌症综合治疗的重要手段之一,在胶质瘤治疗中也占据着关键地位。然而,放疗面临着诸多困境。一方面,肿瘤细胞对放疗存在抵抗性,其活跃的 DNA 修复机制使得放疗引发的 DNA 损伤难以有效积累,从而降低了放疗效果;另一方面,放疗在杀伤肿瘤细胞的同时,也会对周围正常组织造成损害,导致一系列副作用。此外,传统的化疗药物如顺铂虽可作为放疗增敏剂,但往往因所需剂量大而带来更多副作用,小分子化合物又因代谢快,难以维持治疗效果。因此,开发新型治疗药物和策略,提高胶质瘤放疗增敏效果,减少副作用,成为医学研究的迫切需求。
为了攻克这些难题,南方医科大学第十附属医院(东莞市肿瘤精准诊疗重点实验室)等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们合成了一种新型多功能纳米药物 Au-Pt@Mxene @PVA(APMP),并对其在胶质瘤治疗中的应用进行了深入探究。该研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上,为胶质瘤治疗带来了新的希望。
研究人员在此次研究中,运用了多种关键技术方法。在材料合成方面,采用特定的蚀刻溶液从 Ti3 AlC2 中选择性去除铝层,成功制备出 Ti3 C2 纳米片,并进一步合成了 APMP 纳米复合材料。利用透射电子显微镜(TEM)、X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)等多种表征技术,对 APMP 的结构、形貌和元素组成进行了详细分析。在细胞和动物实验中,选用 GL261 和 GL261-Luc 细胞系,构建小鼠胶质瘤模型,通过 CCK-8 assay、克隆形成实验、彗星实验等多种实验方法,全面评估 APMP 的治疗效果和安全性。
APMP 的特性表征
研究人员首先对 APMP 进行了全面的表征分析。通过动态光散射(DLS)和 TEM 观察发现,APMP 纳米颗粒呈纳米片状结构,平均直径约为 180nm。zeta 电位测量显示其值为 -3.59 ± 0.22 毫伏,虽有聚集趋势,但聚 乙烯醇(PVA)的修饰显著增强了其生物相容性。XRD 分析表明 PVA 涂层包裹了 Mxene 表面,降低了其生物毒性。同时,APMP 在近红外光谱区域展现出优异的光热转换性能,在 808nm 激光照射下,溶液温度随浓度增加而显著升高,且具有良好的光热稳定性,这为其在光热治疗(PTT)中的应用提供了有力支持。
APMP 的细胞摄取及生物相容性
利用生物电子显微镜观察发现,APMP 纳米颗粒可通过溶酶体介导的内吞作用进入 GL261 细胞。CCK-8 实验结果显示,在 24 - 48 小时的暴露时间内,APMP 对细胞无明显细胞毒性,证实了其良好的生物安全性,为后续的治疗应用奠定了基础。
APMP 增强胶质瘤放疗敏感性
CCK-8 实验和细胞克隆形成实验表明,APMP 具有显著的放疗增敏作用,且呈浓度依赖性。当 APMP 与放疗联合使用时,细胞克隆形成率显著降低,与单独放疗相比,克隆效率从 56.40% 降至 10.43%,增敏增强比(SER)为 1.08。同时,活性氧(ROS)检测结果显示,APMP 联合放疗组的 ROS 生成量比单独放疗组增加了 2.6 倍,表明 APMP 可通过增加 ROS 生成,增强放疗对肿瘤细胞的杀伤作用。此外,γ-H2AX 免疫染色、彗星实验等进一步证实,APMP 联合放疗可显著增强 DNA 损伤,诱导细胞凋亡。
APMP 增强体内原位胶质瘤的放疗和光热消融效果
在体内实验中,研究人员构建了小鼠胶质瘤模型,并将实验小鼠分为对照组、APMP + PTT 组、APMP + RT 组和 APMP + RT + PTT 组。结果显示,APMP 联合放疗显著抑制了肿瘤生长,其中 APMP + RT + PTT 组的肿瘤抑制效果最为显著,肿瘤出现明显消退。组织学分析表明,该联合治疗组的肿瘤细胞坏死程度明显增加,同时 Ki-67 染色显示肿瘤细胞增殖受到抑制,TUNEL 检测显示细胞凋亡增加。此外,对小鼠体重和重要器官的 H&E 染色结果表明,APMP 在体内具有良好的安全性,未引起明显的体重变化和器官毒性。
APMP 联合放疗和热疗增强 GBM 的免疫远隔效应
免疫检查点阻断(ICB)免疫疗法为肿瘤治疗带来了新的突破,但胶质瘤患者对 ICB 治疗的响应率较低。研究人员推测 APMP 可能通过影响肿瘤微环境,增强免疫治疗效果。实验结果显示,APMP 联合放疗、光热治疗和 αPD-1 检查点阻断治疗,可显著抑制远处肿瘤的生长,促进 CD4+ T 和 CD8+ T 细胞浸润,同时减少调节性 T 细胞(Foxp3+ T 细胞)的浸润,增强机体的抗肿瘤免疫反应。
综上所述,该研究成功合成了多功能纳米药物 APMP,它通过独特的设计,将高原子序数元素、顺铂和 Mxene 的优势相结合,显著增强了放疗和光热治疗的效果,有效消融肿瘤细胞,改善肿瘤微环境。APMP 联合放疗、光热治疗和免疫治疗,诱导了强烈的免疫原性细胞死亡(ICD)效应,展现出协同增效的治疗优势,为胶质瘤治疗提供了一种更安全、有效的策略。然而,目前该研究仍处于临床前阶段,未来还需要进一步优化 APMP 的制备工艺,提高其在生理条件下的稳定性和可扩展性,并开展长期的体内研究,全面评估其毒性和治疗效果,以推动该创新纳米平台向临床应用的转化,为更多胶质瘤患者带来希望。
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