5-FU@HFn纳米颗粒联合地西他滨通过caspase-3/GSDME通路诱导慢性髓系白血病细胞焦亡并增强抗肿瘤免疫的机制研究

《Journal of Nanobiotechnology》：5-FU@HFn combined with decitabine induces pyroptosis and enhances antitumor immunotherapy for chronic myeloid leukemia

编辑推荐：针对慢性髓系白血病(CML)患者对酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)耐药的关键临床难题，重庆医科大学团队创新性开发了5-FU@HFn纳米递送系统，联合低剂量地西他滨(DAC)通过激活caspase-3/GSDME通路诱导CML细胞焦亡(pyroptosis)，显著增强抗肿瘤免疫应答。该研究为TKIs耐药患者提供了新型靶向治疗方案，相关成果发表于《Journal of Nanobiotechnology》。

　　

在血液系统恶性肿瘤的版图中，慢性髓系白血病(CML)因其特征性的费城染色体(Philadelphia chromosome)和BCR/ABL融合基因而备受关注。虽然酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)的问世彻底改变了CML的治疗格局，但耐药性和白血病干细胞(LSCs)的持续存在仍是临床面临的重大挑战。据统计，15-25%的患者会出现TKIs耐药，而移植治疗又受限于供体来源和移植物抗宿主病(GVHD)等并发症。当科学家们将目光投向程序性细胞死亡的新形式——焦亡(pyroptosis)时，发现这种伴随炎症反应的死亡方式不仅能清除肿瘤细胞，还能激活抗肿瘤免疫，为CML治疗提供了新思路。然而，肿瘤细胞中焦亡关键执行蛋白gasdermin E(GSDME)的表观遗传沉默成为主要障碍。

重庆医科大学的研究团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表的研究中，巧妙构建了基于重组人重链铁蛋白(HFn)纳米笼的5-氟尿嘧啶(5-FU)靶向递送系统5-FU@HFn，联合DNA甲基转移酶抑制剂地西他滨(DAC)，成功破解了这一难题。研究发现，低剂量DAC可逆转GSDME基因的甲基化沉默，而5-FU@HFn通过CD71介导的内吞作用精准递送药物至CML细胞，协同激活caspase-3/GSDME通路诱导焦亡。这种"表观遗传调控+靶向递药"的双轨策略不仅对TKIs敏感和耐药细胞均有效，还在人源化小鼠模型中显著抑制白血病发生并激活CD8⁺ T细胞免疫应答。

研究团队运用了多项关键技术：通过高温加载法制备5-FU@HFn纳米颗粒，采用高效液相色谱(HPLC)测定载药量；利用流式细胞术(FCM)和共聚焦显微镜(CLSM)分析纳米颗粒的细胞摄取机制；建立CML-HSC-NSG人源化小鼠模型评估体内疗效；通过Western blotting检测焦亡相关蛋白表达；采用乳酸脱氢酶(LDH)释放实验和细胞因子检测评估焦亡效应。

在"Preparation and characteristics of 5-FU@HFn"部分，研究显示每毫克HFn可负载50.62±1.17μg 5-FU，纳米颗粒在酸性环境中释放率高达79.45±2.77%，且血液相容性良好。"Cellular uptake and localization of 5-FU@HFn"证实纳米颗粒通过CD71受体介导的内吞作用进入细胞，4小时内完成溶酶体定位。"DAC combined with 5-FU@HFn suppresses proliferation and induces death in CML cells"数据显示，5-FU@HFn对K562/G01耐药细胞的IC₅₀较游离5-FU降低3.6倍，集落形成抑制率达80%以上。"DAC combined with 5-FU@HFn induced pyroptosis in CML cells"通过形态学观察和分子检测，证实处理组细胞出现典型焦亡特征——细胞肿胀、膜孔形成，并伴随cleaved caspase-3和GSDME-N蛋白表达。"DAC+5-FU@HFn impaired oncogenesis in vivo"显示治疗组小鼠外周血白细胞计数降低50%，骨髓CD45⁺细胞减少70%，且未出现肝脾肿大。"DAC+5-FU@HFn induced pyroptosis and activated antitumor immunity in CML mice"部分揭示治疗组IL-1β和IL-6水平升高2-3倍，CD8⁺ T细胞比例增加40%，显著延长生存期。

这项研究开创性地将表观遗传调控与纳米靶向递药相结合，解决了CML治疗中TKIs耐药和免疫激活不足的双重困境。其科学价值体现在三方面：首先，阐明DAC通过去甲基化上调GSDME表达使CML细胞获得焦亡敏感性的新机制；其次，验证HFn纳米笼通过CD71靶向递送5-FU可显著提高药物在白血病细胞的富集度；最重要的是，首次证明caspase-3/GSDME通路激活不仅能直接杀伤CML细胞，还能通过释放HMGB1等危险信号激活DC-CD8⁺ T细胞免疫轴。该策略为TKIs耐药患者提供了替代治疗方案，其模块化设计思路也可拓展至其他血液肿瘤的治疗。未来研究可进一步优化给药方案，探索与其他免疫疗法的联合应用潜力。