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三阴乳腺癌(TNBC)治疗面临困境,研究人员开发了负载 eEF2K-siRNA 和槲皮素(QU)的银基复合纳米颗粒(HNP)。体外实验表明其能抑制 TNBC 细胞活力、迁移等,有治疗潜力,为 TNBC 治疗提供新思路。
在女性群体中,乳腺癌堪称头号 “健康杀手”,其中三阴乳腺癌(TNBC)更是一块难啃的 “硬骨头”。TNBC 缺乏雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)和人表皮生长因子受体 2(HER2)的表达,这使得传统的激素疗法、化疗和 HER2 靶向疗法都难以发挥作用。TNBC 患者的预后往往较差,五年生存率远低于其他亚型的乳腺癌患者。
随着对癌症研究的不断深入,人们发现真核延伸因子 2 激酶(eEF2K)在 TNBC 中过度表达。eEF2K 通过磷酸化真核延伸因子 2(eEF2)来抑制细胞凋亡,促进癌细胞存活,成为癌症治疗的潜在靶点。基于此,siRNA(小干扰 RNA)基因疗法应运而生,它能够特异性地沉默 eEF2K 基因,为 TNBC 治疗带来新的希望。然而,siRNA 在体内的稳定性差,容易被降解,且难以有效进入细胞,这些问题严重阻碍了其临床应用。
为了攻克这些难题,来自埃尔西耶斯大学(Erciyes University)的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们利用层状组装(Layer-by-Layer,LbL)技术,构建了一种新型的复合纳米颗粒(HNP)。这种纳米颗粒以银纳米颗粒(AgNP)为核心,依次包裹聚烯丙胺盐酸盐(PAH)、聚(苯乙烯磺酸盐)(PSS),并分别在不同层负载 eEF2K-siRNA 和化疗药物槲皮素(QU),同时引入 4-ATP 分子赋予纳米颗粒拉曼可追踪性。
研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。首先,通过生物信息学分析,利用 Kaplan-Meier Plotter 在线平台评估 eEF2K 表达与乳腺癌患者生存预后的关系。其次,运用多种纳米颗粒制备和表征技术,如纳米颗粒跟踪分析(NTA)、zeta 电位分析、扫描透射电子显微镜(STEM)、能量色散 X 射线光谱(EDX)等,对 HNP 进行全面的理化性质表征。在细胞实验方面,采用细胞摄取实验、细胞活力检测、集落形成实验、伤口愈合实验、凋亡检测、蛋白质水平分析以及 3D 肿瘤模型实验等,评估 HNP 对 TNBC 细胞的治疗效果。此外,借助表面增强拉曼光谱(SERS)技术,实现对纳米颗粒的追踪。
下面来看具体的研究结果:
- eEF2K 表达与患者生存率的关系:通过 Kaplan-Meier 分析发现,在 TNBC 和基底样乳腺癌亚型中,高 eEF2K 表达与患者生存率降低显著相关。在 ER (-)、PR (-)、HER2 (-) 患者中,高 eEF2K 表达者总生存率(OS)明显低于低表达者;在基底样乳腺癌(PAM50 亚型)患者中,同样呈现高 eEF2K 表达与较低 OS 相关的趋势。这表明 eEF2K 可作为 TNBC 和基底样乳腺癌预后不良的潜在生物标志物。
- HNP 的特性:利用 LbL 技术制备的 HNP 呈现出良好的特性。NTA 分析显示,随着层层组装的进行,HNP 的粒径逐渐增大,最终稳定在 133nm。zeta 电位分析表明,各层的静电作用使颗粒表面电荷发生规律性变化。STEM 和 SEM 图像证实了 HNP 呈球形结构。EDX 分析确定了颗粒中银和碳等元素的含量。此外,实验测得槲皮素的吸附效率为 55.84%,eEF2K-siRNA 与 HNP 形成复合物的最佳比例为 5:1(NP:siRNA)。
- HNP 的细胞摄取:用负载荧光标记的抗 GAPDH siRNA 的 HNP 处理细胞,荧光成像显示,在 MDA-MB-231、BT-549 和 4T1 三种细胞系中,HNP 均能成功被细胞摄取,且无需外部刺激,细胞摄取效果在不同细胞系中无明显差异。
- 对 TNBC 细胞的治疗效果:在细胞活力实验中,30nM 的 HNP 处理 72h 后,可使所有细胞系的细胞活力降低约 50%,而不含 eEF2K-siRNA 和槲皮素的空白纳米颗粒对细胞活力无影响。集落形成实验表明,30nM 的 HNP 能完全抑制癌细胞集落形成,其效果与阳性对照多柔比星(DOX)相当。伤口愈合实验发现,HNP 可剂量依赖性地抑制 TNBC 细胞迁移,30nM 的 HNP 抑制效果最为显著。
- 诱导细胞死亡的机制:凋亡检测显示,高浓度(30nM)的 HNP 可显著增加 TNBC 细胞的坏死率,其中 MDA-MB-231 细胞系对 HNP 更为敏感。蛋白质水平分析表明,HNP 处理后,MDA-MB-231 细胞和 BT-549 细胞中 eEF2K 表达均受到抑制,且两种细胞的死亡机制存在差异,MDA-MB-231 细胞可能通过 PARP-1 过表达导致坏死,而 BT-549 细胞则通过抑制 PARP-1 表达引发坏死。
- 对 3D 肿瘤模型的影响:在 3D 肿瘤模型实验中,120nM 的 HNP 处理 7 天后,可使 TNBC 细胞系形成的球状体直径减半,表明 HNP 能够有效穿透并减小肿瘤样结构的尺寸,模拟体内肿瘤环境的实验效果显著。
- HNP 的追踪特性:由于引入了 4-ATP 分子,HNP 具备了拉曼可追踪性。SERS 光谱检测到 4-ATP 的特征峰,证实了纳米颗粒的成功修饰和追踪特性,为监测纳米颗粒在体内的分布提供了可能。
研究结论和讨论部分再次强调了这项研究的重要意义。研究人员开发的 HNP 系统为 TNBC 治疗提供了一种创新策略。LbL 技术的应用使纳米颗粒具备模块化特点,可灵活负载多种治疗药物,实现联合治疗。HNP 能有效被细胞摄取,抑制 TNBC 细胞的活力、迁移和集落形成,诱导细胞坏死,还能减小 3D 肿瘤模型中球状体的尺寸,展现出良好的治疗潜力。同时,HNP 的拉曼追踪特性为实时监测纳米颗粒在体内的分布和作用提供了有力工具。不过,该研究也指出,HNP 在体内应用仍面临一些挑战,如生物分布、免疫反应和清除机制等问题,未来需要进一步研究优化。但总体而言,这项研究为 TNBC 的治疗开辟了新方向,有望推动 TNBC 治疗领域的进一步发展,为众多 TNBC 患者带来新的希望。