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IF:14.1《AS》桂林醫(yī)科大學汪麗燕:雙金屬納米酶放大器用于協(xié)同鐵死亡-銅死亡和代謝重編程以重塑免疫抑制腫瘤微環(huán)境
專欄:學術前沿
發(fā)布日期:2025-10-23
作者:創(chuàng)賽科研

肝細胞癌(HCC)是典型的“冷腫瘤”,對免疫治療反應低下,根源在于其高度免疫抑制的微環(huán)境(TME)。一方面,腫瘤相關巨噬細胞(TAM)向促瘤的 M2 表型極化,而抑瘤的 M1 表型減少;另一方面,葡萄糖匱乏、乳酸富集的 TME 使 CD4?/CD8? T 細胞無法維持有氧糖酵解,效應功能受損,而調(diào)節(jié)性 T(Treg)細胞卻能在此環(huán)境中穩(wěn)定發(fā)揮免疫抑制作用。僅清除乳酸雖可逆轉部分免疫抑制,但現(xiàn)有 CD8T 細胞數(shù)量不足,且腫瘤對單一免疫原性細胞死亡(ICD)模式存在耐藥,難以產(chǎn)生持久抗腫瘤免疫。




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針對上述問題,汪麗燕教授團隊構建 DSPE-PEG????-GA 修飾的 Au/Cu/ZIF-8 納米藥物 PEG@AuCZ@CC,通過“代謝重編程+多模式細胞死亡”協(xié)同策略破解 HCC 免疫耐受。① CHCA 阻斷乳酸外排,造成胞內(nèi)乳酸堆積并負反饋抑制糖酵解,降低腫瘤葡萄糖消耗,形成“高葡萄糖-低乳酸”TME,促使 M2-TAM 向 M1 復極化,恢復 CD8? T 細胞功能并 destabilize Treg。② 納米酶 Au 仿葡萄糖氧化酶(GOx)持續(xù)耗糖產(chǎn) H?O?,與 Cu2?誘導的銅死亡、CO 觸發(fā)的鐵死亡協(xié)同,高效釋放 ATP、CRT、HMGB1 等 DAMPs,強力激活 ICD,招募并擴增腫瘤內(nèi) CD4?/CD8? T 細胞及記憶 T 細胞。上述代謝-免疫雙重調(diào)控將“冷” HCC 轉為“熱”腫瘤,建立持久系統(tǒng)免疫監(jiān)視,顯著抑制腫瘤進展(圖1)。相關研究在2025年10月15日以“Bimetallic Nanozyme Amplifier for Synergistic Ferroptosis-Cuproptosis and Metabolic Reprogramming to Reshape Immunosuppressive Tumor Microenvironment”為題發(fā)表于Advanced science》(DOI: 10.1002/advs.202512764


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圖1 PEG@AuCZ@CC的合成程序和設計與作用原理揭示了如何協(xié)同結合鐵死亡和杯死亡來增強免疫原性細胞死亡(ICD),同時改善腫瘤免疫抑制微環(huán)境,從而共同增強抗腫瘤免疫反應的整體圖譜

(1)PEG@AuCZ@CC NPs的合成與表征

研究人員采用水熱法合成ZIF-8(圖2A),其典型菱面十二面體表面光滑,粒徑約135 nm(圖2B、E)。隨后通過一鍋法共摻Cu2?并原位還原HAuCl?,在ZIF-8表面均勻沉積2–3 nm Au納米顆粒,得到AuCZ@CC;產(chǎn)物保持ZIF-8晶型,出現(xiàn)Cu、Au新信號,水合直徑增至242 nm(圖2C、F、K)。繼續(xù)負載CO/CHCA并以DSPE-PEG2000-GA包覆后,形成311 nm的PEG@AuCZ@CC,表面覆有半透明PEG-GA膜,電位由+4.66 mV降至–8.34 mV,F(xiàn)TIR出現(xiàn)PEG特征峰(2872、1114 cm?1),元素映射顯示Zn、Cu、Au共存且分布均勻,證實殼層完整(圖2D、G、H、I、J)。UV-vis在≈200 nm與≈300 nm處檢出CO與CHCA特征吸收,包覆后峰強度減弱;標準曲線測得載藥率CO 4.7 %、CHCA 6.6 %,包封率51 %與70 %(圖2O)。該納米粒在純水及10 % FBS-DMEM中72 h內(nèi)粒徑、PDI、電位幾乎不變,5天血清穩(wěn)定性良好(圖2M、N)。透析實驗顯示,pH 5.4下Zn2?/Cu2?快速釋放、結構崩解,pH 7.4下保持穩(wěn)定,具備酸觸發(fā)釋藥能力(圖2P、Q)。

(2)PEG@AuCZ@CC NPs的酶樣活性

研究人員首先通過XPS表征了PEG@AuCZ@CC中金屬元素的價態(tài)與比例(圖2R-U)。Zn 2p譜圖出現(xiàn)結合能差為23.1 eV的雙峰,確認Zn以Zn2?形式存在(圖1S);Cu 2p譜中931.97/951.80 eV和933.36/953.50 eV信號分別對應Cu?/?與Cu2?,表明Cu的多價共存為后續(xù)耗竭谷胱甘肽(GSH)并觸發(fā)銅死亡奠定基礎(圖2T);Au 4f?/?(83.60 eV)和4f?/?(87.27 eV)均指向零價Au,且Au 4f?/?相較標準值負移0.4 eV,提示Au納米顆粒已與ZIF-8表面發(fā)生電子相互作用,成功錨定(圖2U)。


隨后,研究人員系統(tǒng)評估了該材料的葡萄糖氧化酶(GOx)樣活性(圖2V-X)。在密閉體系中,PEG@AuCZ@CC在1 h內(nèi)消耗約40 %葡萄糖,溶解氧顯著下降,體系pH降低,并在560 nm處出現(xiàn)H?O?特征吸收峰,而ZIF-8與PEG@CZ@CC無此性能,證實Au?納米酶活性(圖2V、W、X)。GSH耗竭實驗進一步顯示,隨著PEG@AuCZ@CC濃度升高,412 nm處DTNB特征吸收逐漸減弱甚至消失,定量結果與紫外-可見光譜一致,直觀顏色變化亦驗證Cu2?/Cu?介導的GSH清除能力(圖2Y)。綜上,研究人員證實PEG@AuCZ@CC兼具GOx樣產(chǎn)H?O?與GSH耗竭雙重功能,為后續(xù)強化Fenton反應提供了先決條件(圖2Z)。


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圖2 PEG@AuCZ@CC NPs 的物理化學性質(zhì)表征。A) PEG@AuCZ@CC 制備示意圖。B) ZIF-8、C) AuCZ@CC 和 D) PEG@AuCZ@CC 的代表性 SEM 圖像和 TEM 圖像。E) ZIF-8、F) AuCZ@CC 和 G) PEG@AuCZ@CC 的元素映射。H) 納米藥物的能量衍射光譜 (EDS)。I) ZIF-8、PEG-GA 和 PEG@AuCZ@CC NPs 的傅里葉變換紅外光譜。J) 納米藥物和 DSPE-PEG2000-GA 的 Zeta 電位。 (K)ZIF-8、AuCZ@CC 和 PEG@AuCZ@CC NPs 的 XRD 譜。L)通過動態(tài)光散射 (DLS) 測量 ZIF-8、AuCZ@CC 和 PEG@AuCZ@CC 在 PBS 中的水合粒徑。PEG@AuCZ@CC 在添加 10% FBS 的 DMEM 中培養(yǎng) 5 天后的 M) 穩(wěn)定性和 N) zeta 電位。O) AuCZ、AuCZ@CC 和 PEG@AuCZ@CC 的紫外可見吸收光譜。在不同時間和不同 pH 下,PEG@AuCZ@CC 對 P) CO 和 Q) CHCA 的累積釋放曲線。(R)PEG@AuCZ@CC NPs 的 XPS 全光譜和 S) Zn 2p、T) Cu 2p 和 U) Au 4f 的高分辨率 XPS 光譜。 V) PEG@AuCZ@CC NPs在葡萄糖溶液中葡萄糖消耗測試。W) 葡萄糖與ZIF-8、PEG@CZ@CC和PEG@AuCZ@CC共孵育過程中氧濃度隨時間變化的曲線。(X) 不同處理條件下的H2O2生成能力。Y) 不同濃度GSH和PEG@AuCZ@CC NPs存在下DTNB的紫外可見光譜。Z) 模擬酶的生物催化過程示意圖

(3)PEG@AuCZ@CC NPs的細胞攝取及抗腫瘤機制

研究人員先在 Hepa1-6 細胞中驗證攝?。毫_丹明 B 標記顯示 PEG@AuCZ@CC 的胞內(nèi)熒光隨時間增強(圖 3A);流式定量 15 min 即見顯著信號。Zn2?、Cu2?及 Fe2?探針均證實離子濃度顯著升高,提示載體降解并釋放載荷。正常肝細胞(AML-12、THLE-2)60 % 以上在 120 μg mL?1 仍存活,而 Hepa1-6 的 IC?? 僅 33 μg mL?1(圖 3C)。鐵/銅螯合劑(DFO、TTM、TEPA)可顯著逆轉殺傷,壞死或焦亡抑制劑無效,確認死亡依賴鐵/銅。


為強化 Fenton 反應,研究人員利用 Warburg 效應:CoCl? 模擬缺氧后胞外乳酸仍高,證明 Hepa1-6 傾向糖酵解。CHCA 阻斷 MCT 使乳酸滯留,pH 下降;Au 納米酶耗糖產(chǎn) H?O?,二者協(xié)同使 ?OH 熒光最強(圖 3D)。同時,Zn2?/Cu2?耗竭 GSH,CO 下調(diào) Nrf2/HMOX1/NQO1,總抗氧化能力及 DPPH 清除率均降低。BODIPY-C11 和 MDA 顯示脂質(zhì)過氧化顯著加?。▓D 3E),提示鐵死亡啟動。


對于銅死亡,研究人員發(fā)現(xiàn)糖酵解被 CHCA 抑制后,細胞轉向氧化磷酸化(OXPHOS),TCA 循環(huán)增強。2-DG 或半乳糖替代葡萄糖均使 Cu(II)-Elesclomol 毒性增加,且 TTM 可完全挽救(圖 3F-J)。Seahorse 長程監(jiān)測證實 CHCA 誘導的 OXPHOS 表型穩(wěn)定,不易回彈(圖 3K-N)。AuNPs 進一步耗糖,激活 AMPK 并上調(diào)銅轉運蛋白 ATP7A/B、SLC31A1,低糖環(huán)境顯著增強 Cu(II)-Elesclomol 抑制率(圖 3O-P)。


線粒體膜電位檢測顯示 PEG@AuCZ@CC 組紅熒光幾乎消失;免疫熒光共定位(Pearson > 0.7)表明 DLAT 寡聚斑點集中于線粒體,金含量越高綠熒光越強,證實銅死亡強度增加(圖 3Q-R)。Western blot 系統(tǒng)驗證:鐵死亡標志 TFR1↑、SLC40A1↓、GPX4↓、LC3-II↑、FTH1↓;銅死亡標志 FDX1↑、DLAT↑、LIAS↑、POLD1↑、ACO2↑(圖 3T-U)。綜上,研究人員證實 PEG@AuCZ@CC 通過同步重編乳酸與葡萄糖代謝,高效觸發(fā) Hepa1-6 細胞鐵死亡與銅死亡協(xié)同殺傷(圖3S)。


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圖3 PEG@AuCZ@CC NPs體外細胞攝取及抗腫瘤機制研究。A) Hepa1-6細胞與羅丹明B標記的PEG@AuCZ@CC NPs孵育不同時間后的CLSM圖像,其中細胞核用DAPI染色。B) 流式細胞術分析羅丹明B標記的PEG@AuCZ@CC NPs的細胞攝取效率。C) 不同處理24小時后對Hepa1-6細胞的細胞毒性測定。D) 不同處理后羥基自由基染色的Hepa1-6細胞的熒光倒置顯微鏡圖像,其中細胞核用DAPI染色。E) 不同處理后C11-BODIPY熒光探針染色的Hepa1-6細胞的熒光倒置顯微鏡圖像。F) 寡霉素或 2-脫氧-D-葡萄糖處理 Hepa1-6 細胞后代謝物變化示意圖。G) 不同處理后 Hepa1-6 細胞的 ATP 來源。H) Hepa1-6 細胞的主要代謝途徑從糖酵解轉向氧化磷酸化。I) 在用 Cu(II)-Elesclomol 處理的含有 PBS 或 2-DG 的培養(yǎng)基中生長的 Hepa1-6 細胞的活力。J) 在用 Cu(II)-Elesclomol 處理的含有高葡萄糖或半乳糖的培養(yǎng)基中生長的 Hepa1-6 細胞的活力。K) 不同處理后 Hepa1-6 細胞的 ATP 來源。L) 不同處理后 Hepa1-6 細胞的主要代謝途徑從糖酵解轉向氧化磷酸化。海馬實驗測量用 PEG@Au/Cu/ZIF-8@CHCA 重復處理的 Hepa1-6 細胞的 M) OCR 和 N) ECAR。O) 不同處理后 Hepa1-6 細胞中的葡萄糖含量。P) 在不同培養(yǎng)基中生長的 Hepa1-6 細胞的活力。Q) 代表性 CLSM 圖像和 R) 不同處理后 Hepa1-6 細胞中 DLAT (綠色) 表達的半定量分析。細胞線粒體與 MitoTraker (紅色) 共染色,細胞核與 Hoechst 33 342 (藍色) 共染色。S) PEG@AuCZ@CC NPs 誘導的細胞內(nèi)杯狀凋亡示意圖。T) 不同處理后 Hepa1-6 細胞中 TFR1、SLC40A1、LC3A/B、GPX4 和 FTH1 的蛋白質(zhì)印跡分析。U)不同處理后 Hepa1-6 細胞中 POLD1、ACO2、DLAT、LIAS 和 FDX1 的蛋白質(zhì)印跡分析

(4)PEG@AuCZ@CC體外抗腫瘤作用及其抑制增殖和遷移的潛在機制

研究人員首先通過 Calcein-AM/PI 雙染證實 PEG@AuCZ@CC 的腫瘤殺傷效能:視野中幾乎全部為紅色死亡信號,活細胞綠色熒光極少(圖 4A)。流式進一步定量,該組凋亡率顯著高于其余各組(圖 4B)。EdU 摻入實驗顯示,其紅色增殖熒光最弱,表明 DNA 合成被顯著抑制(圖 4C);平板克隆結果亦顯示集落形成能力最低(圖 4D)。Transwell 遷移/侵襲及劃痕實驗共同表明,PEG@AuCZ@CC 可顯著削弱 Hepa1-6 的運動能力(圖 4E、F)。


為排除急性毒性干擾,研究人員將藥物濃度降至亞致死劑量,發(fā)現(xiàn)細胞雖保持貼壁,卻出現(xiàn)扁平、腫脹及核體積增大等形態(tài)改變,且 12–48 h 內(nèi)密度無增加,提示增殖停滯。Western blot 顯示 MMP2/9 下調(diào),證實遷移力受抑(圖 4G);流式檢測顯示細胞被阻滯于 G0/G1 期(圖 4I、K)。機制上,G1/S 轉換關鍵蛋白 p-RB、Cyclin E1、CDK4 表達降低,CDK2 升高,表明 checkpoint 被激活(圖 4H)。彗星電泳可見明顯 DNA 拖尾,而抗氧化劑 α-維生素 E 可顯著減輕損傷并逆轉 G0/G1 阻滯(圖 4J–N),說明氧化應激介導的 DNA 斷裂是周期停滯的主因。3D 腫瘤球模型進一步證實,PEG@AuCZ@CC 組球體數(shù)量與直徑下降最為顯著(圖 4O)。綜上,研究人員證明 PEG@AuCZ@CC 在低濃度即可通過氧化應激-DNA 損傷-G0/G1 阻滯途徑持續(xù)抑制肝癌細胞增殖與轉移,兼具直接細胞毒與細胞周期調(diào)控雙重抗腫瘤效應,為克服實體瘤內(nèi)藥物濃度異質(zhì)性提供了潛在解決方案。


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圖4 PEG@AuCZ@CC體外抗腫瘤作用及其抑制增殖、遷移的機制研究。A) 碘化丙啶(PI)和鈣黃綠素AM染色后Hepa1-6細胞的熒光倒置顯微鏡圖像及半定量分析。B) 碘化丙啶(PI)和Annexin V-FITC檢測試劑盒染色后Hepa1-6細胞的流式細胞術分析。C) EDU染色后Hepa1-6細胞的熒光倒置顯微鏡圖像,其中細胞核用DAPI染色。D) 集落實驗評估不同處理后Hepa1-6細胞的增殖情況。E) Transwell遷移和侵襲光學圖像評估不同處理后Hepa1-6細胞的轉移能力。 F) 處理后 0、12 和 24 小時的傷口愈合實驗的明視野圖像。G) 不同處理后 Hepa1-6 細胞中 MMP2 和 MMP9 的蛋白質(zhì)印跡分析。H) 不同處理后 Hepa1-6 細胞中 p-RB、Cyclin E1、CDK2 和 CDK4 的蛋白質(zhì)印跡分析。I,J) 不同處理后 Hepa1-6 細胞用碘化丙啶 (PI) 染色的定量數(shù)據(jù)和 (K, L) 流式細胞術模式。(M, N) 彗星試驗評估不同處理后 Hepa1-6 細胞的 DNA 損傷。O) 不同處理后 Hepa1-6 細胞的腫瘤球體實驗

(5)體外修飾免疫細胞功能

研究人員首先驗證 PEG@AuCZ@CC 誘導的免疫原性細胞死亡(ICD)。免疫熒光顯示,處理后 Hepa1-6 細胞膜 CRT 熒光最強,HMGB1 胞內(nèi)殘留弱,證實二者分別發(fā)生膜轉位與分泌(圖 5A-B;圖 S44);Western blot 趨勢一致(圖 5C)。胞內(nèi) ATP 降至對照 36.33 %,培養(yǎng)基中升至 477.18 %,提示大量外排(圖 5D-E)。隨后獲取 C57 小鼠骨髓原代 DC,與處理后的腫瘤碎片共培養(yǎng) 24 h:鏡下見 DC 由圓形變?yōu)闃渫粻畛墒煨螒B(tài),流式示 CD80?CD86? 成熟 DC 占 27.90 %,顯著高于各對照(圖 5G);ELISA 測得 IL-6、IL-12、TNF-α、IFN-γ 均顯著升高,表明 ICD 有效啟動 DC 成熟及促炎因子分泌。


在微環(huán)境層面,研究人員發(fā)現(xiàn) PEG@AuCZ@CC 阻斷 MCT1/2/4 后,培養(yǎng)基乳酸由 14.5 ± 0.3 mm 降至 9.2 ± 0.4 mm(圖 5H)。建立 RAW264.7-Hepa1-6 共培養(yǎng)體系,流式與 Western 一致顯示:該組 M2 標志 Arg-1、CD163/CD206 最低,M1 標志 iNOS、CD86 最高(圖 5J-L;圖 5K、M-O;);ELISA 示 IL-6、TNF-α 升高,抑瘤因子 IL-10 下降(圖 5P-R),證實乳酸耗竭驅動 TAM 由 M2 向 M1 復極。


針對 Treg,研究人員先從 C57 脾分選 Treg,并在不同葡萄糖/乳酸濃度下培養(yǎng) 24 h。ELISA 顯示乳酸變化對 IL-10/TGF-β 分泌影響遠大于葡萄糖。將低乳酸條件培養(yǎng)的 Treg 與 CTLL-2 共培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)其對 CD4?/CD8? IFN-γ? 的抑制能力明顯減弱。繼而用 Transwell 將 Treg 與經(jīng)藥物預處理的 Hepa1-6 上清共培養(yǎng):PEG@AuCZ@CC 組(G6)乳酸最低,IL-10/TGF-β 同步下降;CFSE 及流式顯示 CTLL-2 增殖與 IFN-γ 分泌顯著增強,表明乳酸減少直接削弱 Treg 抑制功能。綜上,研究人員證實 PEG@AuCZ@CC 通過“耗乳酸-增 ICD-復極 M1-抑 Treg”級聯(lián),有效重塑免疫抑制微環(huán)境,為后續(xù)抗腫瘤免疫治療提供堅實基礎。


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圖5 體外修飾免疫細胞功能。A) 不同處理后Hepa1-6細胞膜上CRT定位的CLSM圖像,其中細胞核用DAPI染色。B) 不同處理后Hepa1-6細胞核內(nèi)HMGB1定位的CLSM圖像,其中細胞核用DAPI染色。。C) 不同處理后Hepa1-6細胞中CRT和HMGB1的Western印跡分析。D) 不同處理下Hepa1-6細胞胞內(nèi)ATP水平;E) 胞外ATP水平。F) 未成熟樹突狀細胞(DC)與Hepa1-6細胞共培養(yǎng)體系示意圖。G) 不同處理組DC成熟情況的流式細胞術分析。(H) 不同處理后24小時Hepa1-6細胞培養(yǎng)基中乳酸水平的測定。 I) 體外實驗設計,探討乳酸對 RAW264.7 細胞功能的影響。J) 抗 CD86、抗 iNOS、抗 CD163 和抗 Arg-1 抗體處理后 Hepa1-6 細胞的 CLSM 圖像。K) 流式細胞術分析;M-O) 不同處理組 RAW264.7 細胞的定量數(shù)據(jù)。L) 不同處理后 RAW264.7 細胞中 CD163、Arg-1、CD86 和 iNOS 的蛋白質(zhì)印跡分析。不同處理組細胞因子的分泌水平,包括 P) IL-6、Q) TNF-α 和 R) IL-10

(6)體內(nèi)分布、生物安全性和體內(nèi)抗腫瘤作用

研究人員首先確認了PEG@AuCZ@CC 的靜脈安全性:與紅細胞 37oC共孵 4 h,溶血率可忽略(≤1.2 %),RBC 形態(tài)完整。隨后以 Hepa1-6-LUC 皮下瘤模型評估體內(nèi)行為。Cy5.5 標記示蹤顯示,尾靜脈注射 0.5 h 后腫瘤熒光逐漸增強,PEG@AuCZ@CC 組 24 h 信號強度顯著高于 AuCZ@CC 組(圖 6A);離體分布證實腫瘤富集最高,肺、肝次之。延長觀察至 48 h,肺信號 36 h 已明顯衰減,48 h 消失,而腫瘤仍高亮,排除肺毛細血管滯留造成的假陽性。對肺上皮(MLE-12)與血管平滑肌(MOVAS)細胞毒性試驗顯示,120 μg mL?1 作用 48 h 存活率 >75 %,提示肺蓄積無明顯毒性。治療實驗設 6 組(Control、CO、CO+CHCA、CZ@CC、AuCZ@CC、PEG@AuCZ@CC),第 1、4、7 天尾靜脈給藥,共 3 次(圖 6C)。給藥期間小鼠體重波動 <5 %(圖 6I)。21 天處死可見,PEG@AuCZ@CC 組腫瘤體積最小,抑瘤率達 85 %(圖 6D-H),且顯著延長生存期。H&E 與 TUNEL 顯示該組出現(xiàn)大面積核碎裂、溶解及陽性凋亡信號;Ki67 熒光最弱,提示增殖被顯著抑制。機制層面,免疫熒光與 Western blot 同步證實:瘤內(nèi) PTGS2 上調(diào)、GPX4 下調(diào),DLAT 聚集成斑,表明鐵死亡與銅死亡共同執(zhí)行殺傷(圖 6J)。伴隨 ICD 標志,CRT 膜曝光增強,HMGB1 由核轉胞外(圖 6K);引流淋巴結 DC 成熟率(CD80?CD86?)升至 28.7 %,顯著高于對照。綜上,研究人員闡明 PEG@AuCZ@CC 經(jīng)靜脈給藥可安全富集于腫瘤,通過同步觸發(fā)鐵死亡/銅死亡-ICD-DC 成熟軸,實現(xiàn)高效體內(nèi)抗腫瘤效應。


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圖6 PEG@AuCZ@CC NPs的體內(nèi)抗腫瘤評價。A) 注射Cy5.5標記的AuCZ@CC NPs和Cy5.5標記的PEG@AuCZ@CC NPs后,Hepa1-6荷瘤小鼠體內(nèi)隨時間變化的熒光圖像。B) 注射后24小時采集的腫瘤和正常器官的離體熒光圖像。C) 體內(nèi)抗腫瘤流程示意圖。D) G1-G6組中第0天、第4天、第8天和第14天接受不同治療的Hepa1-6荷瘤小鼠的照片。E) 不同治療后腫瘤的數(shù)碼照片。F) G1-G6組中第14天采集的腫瘤重量。(G) 各組腫瘤生長指數(shù)(TGI) 。H) G1-G6組中接受相應治療的各組腫瘤體積隨時間的變化。I) G1-G6組中小鼠體重隨時間的變化。 (J) 第14天G1-G6期腫瘤切片的H&E、Ki67免疫熒光圖像、PTGS2免疫熒光圖像、GPX4免疫熒光圖像和DLAT免疫熒光圖像。K) 不同處理后腫瘤組織中CRT和HMGB1的免疫熒光圖像。L) 研究腫瘤中的代謝重編程及其對腫瘤微環(huán)境的影響。M) 不同處理組間氧化磷酸化和糖酵解相關中間代謝物表達的變化。(N)不同處理后血清、血漿和腫瘤間質(zhì)液中的葡萄糖和乳酸水平

(7)體內(nèi)抗腫瘤免疫治療

研究人員在體內(nèi)驗證 PEG@AuCZ@CC 的代謝重編程與免疫微環(huán)境重塑效應(圖 6L)。腫瘤組織代謝組顯示,該組氧化磷酸化中間產(chǎn)物上調(diào)、糖酵解中間產(chǎn)物下調(diào),證實能量代謝向 OXPHOS 轉移(圖 6M)。同步采集血清、血漿及瘤內(nèi)液(TIF)發(fā)現(xiàn),TIF 中乳酸由 14.5 ± 0.3 mm 降至 9.2 ± 0.4 mm,葡萄糖升高;外周血變化不明顯,說明重編程主要發(fā)生于瘤內(nèi)(圖 6N)。


代謝改善帶來免疫抑制細胞銳減:流式示 Treg 占比由 41.0 % 降至 13.2 %,MDSC 由 47.0 % 降至 18.0 %(圖 7A-B)。IHC 與流式共同表明 M2 標志 CD163/Arg-1 下調(diào)、M1 標志 iNOS/CD86 上調(diào),M1/M2 比值顯著升高(圖 7C-D)。伴隨 ICD 與 mDC 激活,瘤內(nèi) CD4? 與 CD8? T 細胞浸潤增加,且 IFN-γ? 比例升高(圖 7E-G);脾臟效應記憶 T(CD8?CD44?CD62L?)提高 2.9 倍(圖 7H)。瘤內(nèi)促炎因子 IL-1α、IL-12p70、IL-6、TNF-α、IFN-γ 升高,抑炎 IL-10、TGF-β 下降(圖 7I-O)。為排除炎癥反應源于全身毒性,研究人員建立 LPS 急性(5/10 mg kg?1)與亞急性/慢性模型(0.3 mg kg?1 連續(xù)注射 + 棉球肉芽腫)。PEG@AuCZ@CC 組小鼠體重、行為評分穩(wěn)定,血清 IL-6、TNF-α、IL-1β 峰值遠低于炎癥對照;外周血 NLR、SII、SIRI 及 ALT/AST 與 PBS 組無差異,證實無系統(tǒng)炎癥。長期安全評價延伸至 30 天:H&E 顯示心、肝、脾、肺、腎無組織學損傷;血常規(guī)、肝腎功能、心肌酶譜均在正常范圍;ICP-MS 未檢出上述器官 Zn、Cu 沉積。氧化應激指標(4-HNE、8-OHdG、SOD、CAT、GSH-Px、MDA)亦無異常,表明高代謝器官未受氧化損傷。綜上,研究人員證實 PEG@AuCZ@CC 通過瘤內(nèi)“耗乳酸-促 OXPHOS”代謝重編程,協(xié)同誘導 ferroptosis/cuproptosis-ICD,高效逆轉免疫抑制微環(huán)境,激活 T 細胞應答并建立記憶,且無全身毒性,具備良好的臨床轉化前景。


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圖7 體內(nèi)抗腫瘤免疫治療。A) 流式細胞術分析接受不同治療的小鼠腫瘤中的Treg細胞。B) 流式細胞術分析腫瘤MDSCs。流式細胞術分析接受不同治療的小鼠Hepa1-6腫瘤中的C) M2 TAMs和D) M1 TAMs。E) 流式細胞術分析接受不同治療的Hepa1-6腫瘤中的CD4 + T細胞和CD8 + T細胞。流式細胞術分析接受不同治療的Hepa1-6腫瘤中的F) CD4 + CD69 + T細胞和G) CD8 + CD69 + T細胞。H) 流式細胞術分析接受不同治療的小鼠脾臟中的效應記憶T細胞。I–O) 不同治療后小鼠血清中不同細胞因子分泌水平

 研究小結 

總之,研究人員構建的PEG@AuCZ@CC納米體系通過“代謝重編程-多重細胞死亡-免疫微環(huán)境重塑”三級聯(lián)動,在肝細胞癌模型中實現(xiàn)85%抑瘤率,為ferroptosis/cuproptosis協(xié)同免疫治療提供了可擴展的平臺。然而,這一策略的深層機制與普適性仍需進一步拓展:首先,需解析納米藥物誘導的周期阻滯是否伴隨衰老逃逸及其對長期免疫記憶的影響,以明確細胞命運決定與免疫監(jiān)視之間的關聯(lián);其次,應系統(tǒng)闡明葡萄糖匱乏狀態(tài)下AMPK-銅轉運蛋白軸如何放大銅死亡信號,并驗證該機制在缺乏Warburg效應的腫瘤中的適用性;此外,未來還將探索基于線粒體氧化磷酸化或氨基酸代謝的普適性干預策略,通過替代糖酵解依賴的調(diào)控路徑,為包括肝癌在內(nèi)的多種實體瘤提供更廣泛、安全且高效的治療選擇。


上一頁:IF:26.8 《AM》電子科技大學張坤:多通道免疫納米調(diào)節(jié)劑抑制乳酸代謝和乳酸形酸性微環(huán)境,消除抗腫瘤免疫抑制
下一頁:IF:12.1《Small》浙江大學陳鳴宇/蔡秀軍:靶向細胞內(nèi)銅庫增強肝癌免疫治療

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