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为解决舌鳞状细胞癌(TSCC)治疗特异性和疗效不足问题,研究人员开展了以 Au-HN-1 纳米系统为核心的研究。结果显示,该系统能精准靶向 TSCC 细胞,实现 CT 成像和光热治疗(PTT),对 TSCC 诊疗意义重大。
在头颈部肿瘤的世界里,舌鳞状细胞癌(TSCC)如同一个狡猾的 “敌人”,严重威胁着人类健康。全球每年口腔癌新发病例超 30 万,其中舌癌占比近 40%,且 TSCC 发病率呈上升趋势。它不仅容易发生区域淋巴结转移和局部复发,恶性程度高,而且目前的主要治疗手段 —— 手术切除,还会严重影响患者的呼吸、语言和咀嚼功能。在手术中,精确判断肿瘤边界是个难题,切多了影响舌头功能重建,切少了又容易复发。因此,开发微创、靶向的治疗方法迫在眉睫。
吉林大学的研究人员勇挑重担,开展了一项针对 TSCC 的研究。他们设计并合成了 Au-HN-1 纳米系统,旨在为 TSCC 的诊断和光热治疗(PTT)提供新方案。该研究成果发表在《International Journal of Oral Science》上,为 TSCC 的诊疗带来了新希望。
研究人员在这项研究中,主要运用了多种关键技术方法。首先是纳米材料的合成技术,通过一系列化学反应制备出 AgNDs、AuNDs,并将 HN-1 肽与 AuNDs 成功连接得到 Au-HN-1 纳米系统。其次,运用了多种表征技术,如透射电子显微镜(TEM)、X 射线光电子能谱(XPS)、紫外 - 可见光谱(UV-Vis)等对纳米系统进行结构和性能分析。还利用细胞实验技术,包括细胞培养、细胞活力检测(CCK-8 法)、细胞凋亡检测、细胞迁移和侵袭实验等,以及动物实验技术,建立小鼠 TSCC 模型,进行体内成像和治疗效果评估 。
合成和表征 Au-HN-1
研究人员利用谷胱甘肽(GSH)作为配体和还原剂制备银纳米点(AgNDs),再通过电化学交换反应,用金蚀刻 AgNDs 得到 AuNDs,最后通过酰胺化反应将 HN-1 肽与 AuNDs 连接,成功制备出 Au-HN-1 纳米系统。通过 TEM、XPS、UV-Vis 等多种手段对其进行表征发现,Au-HN-1 纳米系统保留了 AuNDs 的球形形态,粒径有所增大,成功实现了 HN-1 肽的连接,且具有良好的光学特性、荧光稳定性和较高的 X 射线衰减系数,这使其成为一种有潜力的双模式成像探针,可用于荧光淋巴造影(FL 成像)和 CT,有助于早期肿瘤的检测和治疗指导。
Au-HN-1 的细胞靶向和抗肿瘤作用
体外实验表明,Au-HN-1 纳米系统对 TSCC 细胞具有特异性靶向能力,能被多种 TSCC 细胞系(如 SCC9、CAL 27 和 CRL-1623)有效摄取,而正常细胞系和其他肿瘤细胞系摄取量极少。Au-HN-1 纳米系统本身对细胞活力无明显影响,但在近红外(NIR)光照射下,能显著抑制 TSCC 细胞活力,诱导细胞凋亡。进一步研究发现,其作用机制与上调细胞内 P53、Bax 和 caspase 3,下调 Bcl2,以及增加 Bax/Bcl2 比值有关。同时,Au-HN-1 介导的 PTT 还能有效抑制 TSCC 细胞的迁移和侵袭,这对于降低 TSCC 的转移风险具有重要意义。
Au-HN-1 的体内分布和治疗效果
研究人员建立了小鼠 TSCC 模型,通过 FL 成像和 CT 成像对 Au-HN-1 纳米系统在体内的分布和治疗效果进行评估。结果显示,Au-HN-1 纳米系统在接种后 3 小时即可在肿瘤部位检测到荧光信号,6 小时时信号增强,且与 AuNDs 相比,其对肿瘤部位的靶向能力更精确。Au-HN-1 纳米系统不仅能在肿瘤组织中大量积累,还可用于肿瘤的 CT 成像和三维(3D)重建,为手术干预提供辅助诊断,帮助更好地确定肿瘤边界。在治疗实验中,将荷瘤小鼠分为对照组(CON)、NIR 照射组、AuNDs + NIR 照射组和 Au-HN-1 + NIR 照射组,经过 12 天的治疗,发现 Au-HN-1 + NIR 照射组能显著减小肿瘤体积,且小鼠体重无明显变化,表明该纳米系统在体内无明显全身毒性。对肿瘤组织和主要器官进行组织学评估和凋亡(TUNEL)染色发现,Au-HN-1 + NIR 治疗能有效诱导肿瘤细胞凋亡,且对健康组织无明显损伤。
研究表明,虽然 PTT 是一种有前景的 TSCC 治疗策略,但传统金纳米材料在肿瘤部位的聚集主要依赖被动靶向,容易对健康组织产生副作用。而本研究中的 Au-HN-1 纳米系统通过将肿瘤靶向肽 HN-1 与 AuNDs 结合,实现了对 TSCC 细胞的主动靶向,提高了纳米材料在肿瘤部位的选择性积累,减少了对健康组织的损伤。同时,Au-HN-1 纳米系统的双模式成像能力,为肿瘤的早期检测和手术切除的精准性提供了有力支持。
Au-HN-1 纳米系统是一种极具潜力的多功能纳米材料,它集靶向药物递送、诊断成像和光热治疗功能于一身,为 TSCC 的无创检测和治疗提供了新的有效工具,有望在未来的临床治疗中发挥重要作用,为 TSCC 患者带来新的希望。