研究要點

Originegene

金納米簇中的金元素可以顯著影響鐵代謝，并使高危 NB 細胞對鐵死亡敏感。

通過設(shè)計一種靶向NB細胞的金納米簇（NANT），可以提高腫瘤靶向效率，并顯著促進鐵死亡。

NANT通過激活非經(jīng)典鐵死亡途徑，該途徑依賴于血紅素加氧酶-1（HO-1）調(diào)節(jié)的Fe(II)積累，來誘導(dǎo)細胞死亡。

NANT治療表現(xiàn)出極好的心臟安全性，為克服鐵死亡耐藥性提供了有效且安全的兒童高危神經(jīng)母細胞瘤治療策略。

研究背景

Originegene

神經(jīng)母細胞瘤是兒童中最常見的實體瘤之一，尤其是高?；颊叩念A(yù)后不佳。傳統(tǒng)的治療方法如化療和放療存在耐藥性和副作用問題。因此迫切需要開發(fā)既能有效殺死腫瘤細胞又對正常細胞毒性較小的治療方法。

研究內(nèi)容

Originegene

研究者使用三種NB細胞系（Neuro-2a、B104和SH-SY5Y）和正常組織細胞（脾細胞和骨髓細胞）進行實驗。

1.非靶向金納米簇使神經(jīng)母細胞瘤細胞對鐵死亡敏感，但無法使異種移植瘤對鐵死亡敏感

研究者為了探索GA對NB細胞鐵死亡敏感性的影響，首先使用了GA處理過的大鼠 NB 細胞系 B104進行 RNA-seq并分析，結(jié)果顯示69個基因顯著上調(diào)，22個基因下調(diào)，其中許多基因都與鐵死亡有關(guān)。KEGG和GO富集分析顯示鐵死亡和鐵離子相關(guān)通路顯著富集。同時觀察到用 GA 處理三種不同物種的 NB細胞活力沒有顯著變化，推測雖然 GA 不能直接誘導(dǎo)鐵死亡，但可能使 NB 細胞對鐵死亡敏感。為進一步驗證，研究者分別使用RSL3和Erastin進行鐵死亡誘導(dǎo)實驗，最終得出結(jié)論，GA 可以與鐵死亡誘導(dǎo)劑協(xié)同作用，促進 NB 細胞中的鐵死亡。

隨后通過皮下接種人類 SH-SY5Y 細胞建立了異種移植腫瘤模型，將GA與低劑量的鐵死亡誘導(dǎo)劑RSL3聯(lián)合應(yīng)用于異種移植腫瘤模型，以測試這種組合是否能在體內(nèi)抑制腫瘤生長。然而，結(jié)果顯示GA并沒有增強RSL3的抗腫瘤效果，腫瘤重量沒有顯著差異。通過GA 的熒光特性測試其生物分布時，發(fā)現(xiàn)體內(nèi)成像顯示腫瘤上幾乎沒有熒光，這解釋了 GA 缺乏抗腫瘤作用的原因。因此，很有必要開發(fā)一種靶向 NB 的金納米簇。

2.NANT 特異性靶向體外 NB 細胞和體內(nèi) NB 腫瘤

研究者基于?α7 nAChR?識別肽合成了金納米簇NANT，具有良好的光學性能、穩(wěn)定性和生物相容性，且對正常細胞無毒性。實驗顯示，NANT?處理過的?NB 細胞中的 Au 含量顯著高于其他細胞，且NANT主要積聚于肝臟、腎臟和腫瘤中，表現(xiàn)出明顯的腫瘤靶向性。這證實了 NANT 在體外對 NB 細胞和體內(nèi)對 NB 腫瘤表現(xiàn)出特異性靶向作用。

3、NANT 激活非經(jīng)典鐵死亡途徑

研究者隨后測試了NANT對鐵死亡的影響。發(fā)現(xiàn)NANT與GA類似，也促進了?RSL3?誘導(dǎo)的依賴于?Au?的鐵死亡。與GA相比，NANT?在?NB?細胞中的富集程度更高，推測?NANT?可以表現(xiàn)出更大的協(xié)同作用。BODIPY?染色也證實了這一效果。鐵死亡可以由GPX4的還原（典型途徑）或以鐵離子為中心的代謝（非典型途徑）引起。雖然GA沒有改變GPX4的mRNA水平，但它影響了鐵離子代謝。在鐵死亡過程中，三價鐵（Fe3+）被轉(zhuǎn)運并還原為亞鐵（Fe2+），促進脂質(zhì)過氧化。NANT似乎通過增加細胞內(nèi)Fe2+的濃度來增強非典型鐵死亡途徑。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，NANT能夠激活Nrf2-HO-1信號通路，導(dǎo)致更多的Fe2+釋放。使用HO-1的抑制劑Znpp可以減少細胞內(nèi)的Fe2+并部分恢復(fù)細胞活力，證實了HO-1的作用。總的來說，NANT通過激活非典型的Nrf2-HO-1信號通路，增加了Fe2+的釋放，從而促進了鐵死亡。

4、NANT 與 RSL3?結(jié)合使用可實現(xiàn)更好的抗腫瘤效果

在三維腫瘤球體模型中，分別采用鈣黃綠素AM和?PI?對活細胞和死細胞進行染色，結(jié)果顯示NANT顯著增加了?RSL3?在所有三種?NB?細胞系的腫瘤球體中誘導(dǎo)的?PI?染色，而?GA?仍然不起作用；NANT在?Erastin?治療的人?NB?腫瘤球體模型中表現(xiàn)出類似的效果。這些結(jié)果表明，NANT?在促進?NB?腫瘤鐵死亡方面比?GA?具有更大的潛力。進一步的異種移植模型實驗證實，低劑量RSL3（含或不含?GA）不會減緩腫瘤生長，而和NANT結(jié)合能顯著抑制腫瘤生長，并且延長了荷瘤小鼠的存活期。結(jié)合在細胞實驗中的結(jié)果，證實了RSL3和NANT結(jié)合使用可以顯著的誘導(dǎo)鐵死亡，從而對高危神經(jīng)母細胞瘤發(fā)揮良好的治療效果。且治療過程中，沒有引起明顯的器官組織損傷，血清中的心血管疾病指標水平均保持在正常范圍內(nèi)，表現(xiàn)出良好的生物安全性。

研究結(jié)論

Originegene

我們合成了一種靶向神經(jīng)母細胞瘤的金納米簇 NANT，并證明了其與鐵死亡誘導(dǎo)劑結(jié)合后在抑制高危神經(jīng)母細胞瘤生長方面具有較好的效果。同時NANT 的高靶向效率使得對心臟有毒的鐵死亡誘導(dǎo)劑的劑量顯著降低并保持了有效性?？傊甆ANT可以作為一種安全有效的增敏劑，用于治療基于鐵死亡的惡性腫瘤，例如高危神經(jīng)母細胞瘤。