研究要點(diǎn)

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(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感。

通過(guò)設(shè)計(jì)一種靶向NB細(xì)胞的金納米簇（NANT），可以提高腫瘤靶向效率，并顯著促進(jìn)鐵死亡。

NANT通過(guò)激活非經(jīng)典鐵死亡途徑，該途徑依賴(lài)于血紅素加氧酶-1（HO-1）調(diào)節(jié)的Fe(II)積累，來(lái)誘導(dǎo)細(xì)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(xì)胞瘤治療策略。

研究背景

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神經(jīng)母細(xì)胞瘤是兒童中最常見(jiàn)的實(shí)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(wèn)題。因此迫切需要開(kāi)發(fā)既能有效殺死腫瘤細(xì)胞又對(duì)正常細(xì)胞毒性較小的治療方法。

研究?jī)?nèi)容

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研究者使用三種NB細(xì)胞系（Neuro-2a、B104和SH-SY5Y）和正常組織細(xì)胞（脾細(xì)胞和骨髓細(xì)胞）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

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

研究者為了探索GA對(duì)NB細(xì)胞鐵死亡敏感性的影響，首先使用了GA處理過(guò)的大鼠 NB 細(xì)胞系 B104進(jìn)行 RNA-seq并分析，結(jié)果顯示69個(gè)基因顯著上調(diào)，22個(gè)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(shí)觀察到用 GA 處理三種不同物種的 NB細(xì)胞活力沒(méi)有顯著變化，推測(cè)雖然 GA 不能直接誘導(dǎo)鐵死亡，但可能使 NB 細(xì)胞對(duì)鐵死亡敏感。為進(jìn)一步驗(yàn)證，研究者分別使用RSL3和Erastin進(jìn)行鐵死亡誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，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(jìn) NB 細(xì)胞中的鐵死亡。

隨后通過(guò)皮下接種人類(lèi) SH-SY5Y 細(xì)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(cè)試這種組合是否能在體內(nèi)抑制腫瘤生長(zhǎng)。然而，結(jié)果顯示GA并沒(méi)有增強(qiáng)RSL3的抗腫瘤效果，腫瘤重量沒(méi)有顯著差異。通過(guò)GA 的熒光特性測(cè)試其生物分布時(shí)，發(fā)現(xiàn)體內(nèi)成像顯示腫瘤上幾乎沒(méi)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(kāi)發(fā)一種靶向 NB 的金納米簇。

2.NANT 特異性靶向體外 NB 細(xì)胞和體內(nèi) NB 腫瘤

研究者基于?α7 nAChR?識(shí)別肽合成了金納米簇NANT，具有良好的光學(xué)性能、穩(wěn)定性和生物相容性，且對(duì)正常細(xì)胞無(wú)毒性。實(shí)驗(yàn)顯示，NANT?處理過(guò)的?NB 細(xì)胞中的 Au 含量顯著高于其他細(xì)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(shí)了 NANT 在體外對(duì) NB 細(xì)胞和體內(nèi)對(duì) 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(cè)試了NANT對(duì)鐵死亡的影響。發(fā)現(xiàn)NANT與GA類(lèi)似，也促進(jìn)了?RSL3?誘導(dǎo)的依賴(lài)于?Au?的鐵死亡。與GA相比，NANT?在?NB?細(xì)胞中的富集程度更高，推測(cè)?NANT?可以表現(xiàn)出更大的協(xié)同作用。BODIPY?染色也證實(shí)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(méi)有改變GPX4的mRNA水平，但它影響了鐵離子代謝。在鐵死亡過(guò)程中，三價(jià)鐵（Fe3+）被轉(zhuǎn)運(yùn)并還原為亞鐵（Fe2+），促進(jìn)脂質(zhì)過(guò)氧化。NANT似乎通過(guò)增加細(xì)胞內(nèi)Fe2+的濃度來(lái)增強(qiáng)非典型鐵死亡途徑。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，NANT能夠激活Nrf2-HO-1信號(hào)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(xì)胞內(nèi)的Fe2+并部分恢復(fù)細(xì)胞活力，證實(shí)了HO-1的作用?？偟膩?lái)說(shuō)，NANT通過(guò)激活非典型的Nrf2-HO-1信號(hào)通路，增加了Fe2+的釋放，從而促進(jìn)了鐵死亡。

4、NANT 與 RSL3?結(jié)合使用可實(shí)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(duì)活細(xì)胞和死細(xì)胞進(jìn)行染色，結(jié)果顯示NANT顯著增加了?RSL3?在所有三種?NB?細(xì)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(lèi)似的效果。這些結(jié)果表明，NANT?在促進(jìn)?NB?腫瘤鐵死亡方面比?GA?具有更大的潛力。進(jìn)一步的異種移植模型實(shí)驗(yàn)證實(shí)，低劑量RSL3（含或不含?GA）不會(huì)減緩腫瘤生長(zhǎng)，而和NANT結(jié)合能顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)，并且延長(zhǎng)了荷瘤小鼠的存活期。結(jié)合在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中的結(jié)果，證實(shí)了RSL3和NANT結(jié)合使用可以顯著的誘導(dǎo)鐵死亡，從而對(duì)高危神經(jīng)母細(xì)胞瘤發(fā)揮良好的治療效果。且治療過(guò)程中，沒(méi)有引起明顯的器官組織損傷，血清中的心血管疾病指標(biāo)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(xì)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(xì)胞瘤生長(zhǎng)方面具有較好的效果。同時(shí)NANT 的高靶向效率使得對(duì)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(xì)胞瘤。