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为解决光动力疗法(PDT)后肿瘤转移问题,安徽中医药大学研究人员开展了关于炎症靶向纳米药物预防 PDT 后肿瘤转移的研究。结果显示该纳米药物可抑制肿瘤转移且安全性良好,为提高 PDT 疗效提供新途径。
在肿瘤治疗的领域中,光动力疗法(Photodynamic Therapy,PDT)一直备受关注。它利用特定波长激发光敏剂,在肿瘤组织内产生大量活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS),进而杀死肿瘤细胞,听起来就像给肿瘤精准投放 “氧气炸弹” 。然而,随着研究的深入,人们发现延长 PDT 的照射时间虽然能增加 ROS 的产生,有助于更好地消灭肿瘤,但却带来了意想不到的副作用。过量的 ROS 就像一把双刃剑,不仅会诱导肿瘤细胞发生上皮间质转化(Epithelial-Mesenchymal Transition,EMT),让肿瘤细胞变得更具侵袭性,还会营造出一种免疫抑制微环境,帮助肿瘤细胞逃脱免疫系统的监视,最终导致肿瘤转移。这一现象就如同打开了 “潘多拉魔盒”,给肿瘤治疗带来了新的难题。为了解决这些问题,安徽中医药大学的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们致力于研发一种新型的炎症靶向纳米药物,希望能够抑制 PDT 后的肿瘤转移,为肿瘤患者带来新的希望。最终,他们成功制备出了一种名为 NLASF 的纳米药物,并证明其能够有效抑制肿瘤转移,且在体内应用时没有明显的血液毒性和器官毒性。这项研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上,为提高 PDT 的疗效提供了新的策略和方法,在肿瘤治疗领域具有重要的意义。
研究人员在研究过程中用到了多种关键技术方法。首先,构建了 4T1-Luc 小鼠肿瘤模型,用于模拟肿瘤的生长和转移过程。然后,通过细胞实验和动物实验,利用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)、流式细胞术、Transwell 实验等技术,检测药物对细胞迁移、免疫细胞功能、肿瘤转移等方面的影响。
研究结果如下:
- 延长 PDT 产生高水平 ROS 并加剧肺转移:研究人员建立了肿瘤模型,对不同 PDT 处理时长的小鼠进行研究。结果发现,延长 PDT 持续时间,虽然能更有效地消融原发性肿瘤,但也会导致肿瘤组织中丙二醛(MDA)水平升高、超氧化物歧化酶(SOD)水平降低,增加氧化应激。同时,肺转移情况随着 PDT 时间延长而恶化,免疫检测发现肿瘤组织中 CD3+CD8+ T 细胞增多,但肺组织中髓源性抑制细胞(MDSCs)比例上升,免疫荧光图像显示肿瘤组织发生 EMT,即波形蛋白(Vimentin)上调、E - 钙黏蛋白(E-cadherin)下调。
- NLASF 的制备和表征:研究人员诱导 HL-60 细胞分化为中性粒细胞,提取中性粒细胞膜(NM),并合成纳米酶 FeGA。通过乙醇注射法制备脂质体(LIPs),将 FeGA、赖氨酸乙酰水杨酸(Lysine Acetylsalicylate,LAS)、LIPs 和 NM 共挤出,得到 NLASF。DLS 检测显示其粒径约为 181.5nm,zeta 电位为 - 22.0 ± 0.3mV,SDS-PAGE 分析表明 NLs 保留了完整的中性粒细胞蛋白,HPLC 和铁含量分析显示 LAS 和 FeGA 的包封率均超过 80%。
- NLs 在体内显示出良好的肿瘤靶向性:通过构建荷瘤小鼠模型,进行体内成像实验。结果显示,DiR 标记的 NLs(NLs@DiR)比 DiR 标记的 LIPs 具有更强的肿瘤靶向富集能力,且在光热治疗(PTT)后,NLs@DiR 的肿瘤靶向效果显著增强。
- NLASF 抑制血小板和 ROS 诱导的癌症转移:体外实验表明,血小板促进肿瘤细胞的迁移和 EMT,而 NLASF 能逆转这一过程。Transwell 实验显示,含有 LAS 的制剂可显著减少肿瘤细胞迁移和跨内皮迁移。血小板聚集实验和血小板 - 肿瘤细胞黏附实验表明,LAS 和 NLASF 能抑制血小板聚集和血小板与肿瘤细胞的黏附。此外,研究发现过量 ROS 促进肿瘤细胞迁移,而含有抗氧化纳米酶 FeGA 的制剂可抑制这一过程。
- NLASF 在体外和体内均能清除 ROS 并激活免疫功能:通过 TMB、DPPH 和 ABTS 等实验,证明 FeGA 和 NLASF 具有抗氧化能力。细胞实验表明,H2O2抑制 T 细胞增殖,而 FeGA 可恢复 T 细胞活力和增殖能力。体内实验显示,NLASF 能有效恢复肿瘤组织中 SOD 水平,降低 MDA 水平,减弱肿瘤周围的化学发光信号,增强 T 细胞功能。
- NLASF 在延长 PDT 后的体内抗肿瘤和免疫激活作用:建立荷瘤小鼠模型,在延长 PDT 后给予不同制剂处理。结果显示,NLASF 显著抑制肿瘤复发,减小平均肿瘤体积,同时增加肿瘤组织中 CD3+CD8+ T 细胞、IFN-γ 和颗粒酶 B(GZMB)阳性 CD8+ T 细胞的浸润,减少免疫抑制细胞的浸润。
- NLASF 抑制延长 PDT 治疗后的肺转移:对治疗后的小鼠肺组织进行分析,发现 NLASF 处理组的肺转移结节数量明显减少,几乎消除了肿瘤转移。免疫细胞分析表明,NLASF 降低了肺组织中免疫抑制细胞的比例,增加了 CD3+CD8+ T 细胞和 NK1.1+细胞的比例。
- NLASF 的体内安全性评估:通过尾出血实验、血液学分析和血浆生化检查,发现用游离 LAS/FeGA 处理会导致出血和血小板减少,而 NLs 包裹的纳米药物具有良好的生物相容性和安全性,主要器官无明显异常。
研究结论和讨论部分指出,本研究通过延长 PDT 时间增强其疗效,但发现这会导致 ROS 产生增加,促进肿瘤细胞 EMT 和转移。而 NLASF 纳米平台能有效逆转肿瘤细胞的 EMT 和肿瘤组织的免疫抑制微环境,抑制肿瘤肺转移,且降低了游离 LAS 的体内毒性。这一研究证实了通过 NLASF 进行氧化还原调节和抗血小板治疗是预防 PDT 诱导的肿瘤转移的有前景的治疗策略,为肿瘤治疗领域开辟了新的方向,有望为临床肿瘤治疗提供更有效的手段。