超声引导微波消融联合纳米复合水凝胶:肝癌治疗新策略,增强自噬抑制肿瘤生长

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Acta Biomaterialia 9.4

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  为解决肝癌微波消融(MWA)后肿瘤复发风险高的问题,研究人员开展了 MWA 联合载 As2O3纳米复合水凝胶(ANPs-Gel)治疗肝癌的研究。结果显示该联合疗法能有效抑制肿瘤生长和血管生成,意义重大。

  在肝癌治疗的战场上,微波消融(MWA)原本是一员 “猛将”,它能利用微波产生的热量,精准打击肿瘤细胞,成为治疗肝细胞癌(HCC)的有效手段之一。然而,现实却给这一疗法泼了冷水。由于肝癌复杂的解剖和病理特征,以及微波加热自身的局限性,想要实现肿瘤的完全消融困难重重。而且,局部消融后肿瘤复发的风险居高不下,这让患者和医生们都头疼不已。传统的化疗方法虽然与 MWA 联合时能在一定程度上降低肿瘤复发的几率,但它带来的严重副作用却像一座难以逾越的大山,阻碍了这种联合疗法在临床上的广泛应用。在这样的困境下,开发一种既能增强消融效果,又能减少全身毒性、预防肿瘤复发的新策略迫在眉睫。
上海癌症研究所的研究人员勇敢地迎接了这一挑战,开展了一项极具创新性的研究。他们精心设计了一种载有砷 trioxide(As2O3)的纳米复合水凝胶(ANPs-Gel),并将其与 MWA 联合使用,用于治疗肝癌。通过一系列严谨的实验,他们发现这种联合疗法效果显著,能有效抑制肿瘤生长、抑制血管生成,还能调节肿瘤细胞的关键生物学过程,大大降低了肿瘤复发和转移的风险。这一研究成果发表在《Acta Biomaterialia》上,为肝癌的治疗带来了新的希望。

在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。他们首先制备并表征了 As2O3负载的纳米粒子(As2O3-NPs)和纳米复合热敏水凝胶(ANPs-Gel),以确保材料性能符合预期。然后建立兔肝 VX2 肿瘤模型,进行超声引导下的 MWA 及肝内给药操作。利用超声(US)和对比增强超声(CEUS)成像技术监测肿瘤治疗效果和血管生成情况。还通过共聚焦激光扫描显微镜、生物透射电镜(Bio-TEM)、蛋白质免疫印迹(Western blot)分析等技术,深入探究自噬、细胞凋亡、上皮 - 间质转化(EMT)等过程。

下面来看具体的研究结果:

  • 纳米粒子和水凝胶的表征:研究人员成功制备出 As2O3-NPs,其平均直径约 99.8±3.5nm,具有良好的分散性,As2O3的负载量和包封率也较为理想。ANPs-Gel 在室温下为液态,便于注射,体温下会发生溶胶 - 凝胶转变,能持续、局部释放药物。其内部具有均匀的三维多孔网络结构,流变学特性良好,具有自我修复能力,且生物相容性佳。
  • 联合疗法的治疗效果评估:通过对兔肝 VX2 肿瘤模型进行治疗,发现 MWA+ANPs-Gel 组在抑制肿瘤生长方面表现出色。治疗 4 周后,该组肿瘤体积仅为 4.1cm3,坏死率高达 92%。从肿瘤体积增长曲线来看,对照组肿瘤体积在两周内增长了 10.2 倍,而 MWA+ANPs-Gel 组仅增长 3.3 倍。同时,该组对肿瘤血管的抑制作用显著,肿瘤内血供明显减少。
  • 联合疗法对自噬的影响:在体内外实验中,MWA+ANPs-Gel 组均诱导了强烈的自噬反应。电子显微镜观察发现,该组出现大量自噬体和自溶酶体,自噬通量完整。Western blot 分析表明,相关自噬蛋白如 ULK1、BECN1、LC3-II 表达上调,p62 表达下调,且该组还促进了细胞凋亡。加入自噬抑制剂 3-MA 后,自噬和凋亡相关指标均受到抑制,证实了自噬在联合疗法中的重要作用。
  • 联合疗法对肿瘤转移的影响:对肝和肺组织进行 H&E 染色发现,MWA+ANPs-Gel 组有效抑制了 VX2 肝肿瘤的转移,肝和肺组织中均未发现肿瘤细胞。而加入 3-MA 后,肿瘤转移现象再次出现,说明自噬抑制会逆转联合疗法的抗转移效果。
  • 联合疗法对 EMT 的调控:免疫组化和 Western blot 结果显示,MWA+ANPs-Gel 组显著调节了 EMT 相关蛋白的表达。E-cadherin 表达增加,N-cadherin、Vimentin、MMP-9、HIF-1α、VEGF 表达降低,有效抑制了 EMT 过程,改善了肿瘤微环境,增强了治疗效果。

研究结论和讨论部分表明,研究人员成功开发了 As2O3-NPs 负载的热敏纳米复合水凝胶用于增强 MWA 治疗肝癌。该联合疗法通过抑制肿瘤生长、新生血管形成和 EMT,显著提高了治疗效果,这一成果得益于联合疗法诱导的自噬作用。自噬在调节肿瘤细胞死亡、抑制 EMT 和转移方面发挥了关键作用。不过,研究人员也指出,虽然该研究取得了重要进展,但仍需进一步探究其分子机制,优化药物配方,并在更大规模的临床前和临床研究中评估其安全性和有效性。这项研究为肝癌治疗提供了新的策略和方向,有望在未来改善肝癌患者的治疗效果,减少肿瘤复发和转移,提高患者的生存率和生活质量,具有重要的临床意义和潜在的应用价值。

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