AngewChem酸调控细胞伪足

众所周知,恶性肿瘤自身具备的高度侵袭和转移性,是导致肿瘤患者死亡的关键因素。研究表明,肿瘤细胞依赖自身的运动性,可以穿越肿瘤周围组织、血管及淋巴系统的“重重关卡”,“出逃”至人体其它部位,进而形成恶性转移瘤。因此,若能抑制肿瘤细胞的运动性,则会一定程度抑制肿瘤的侵袭和转移能力。然而遗憾的是,目前FDA已批准的抗肿瘤转移类药物,仅在抑制肿瘤运动过程中的“某一关卡”起作用(如,抑制肿瘤基质金属蛋白酶或者抗血管生成等),而并未从根本上解决肿瘤细胞高运动性的瓶颈问题,导致抗转移疗效并不显著。因此,亟待从调控肿瘤细胞运动性的角度开发新型的抗肿瘤转移制剂,抑制肿瘤细胞的侵袭和迁移,进而实现高效的抗肿瘤转移治疗。

事实上,肿瘤细胞的运动性,高度依赖于肿瘤细胞板状伪足(lamellipodia)的数量和功能,伪足通过与基膜的粘附,利用推/拉牵引肿瘤细胞操控其运动能力,其作用与动物的脚掌类似。受此启发,复旦大学材料科学系步文博团队从肿瘤细胞伪足的独特角度,创新性提出了酸度调控肿瘤细胞伪足运动性的新策略,结合化学动力学疗法(CDT),成功实现了高效的脑胶质瘤(U87-MG细胞)生长抑制和抗侵袭转移。

研究人员构建了一种新型的氢离子纳米供体,UCNP

MIL-88B

PA(简称为UMP),该材料以上转化发光纳米颗粒(UCNPs)为功能内核,MIL-88B为外壳层,并将光酸分子(PA)担载于MIL-88B孔道内。实验结果显示,UMP进入脑胶质瘤细胞内(U87-MG细胞),经nm近红外光辐照,PA吸收UCNPs的上转换紫外可见光能量,可控释放氢离子,瞬时提高肿瘤细胞内的氢离子浓度;而氢离子可与肿瘤细胞内的肌动蛋白切割蛋白(cofilin)结合,显著抑制了切割肌动蛋白(F-actin)的活性,进而可以调控肿瘤细胞伪足的形成及其运动功能,减少了细胞伪足突起的数量,并导致肌动蛋白细胞骨架的解体坍塌,最终显著降低了U87-MG肿瘤细胞的运动和侵袭迁移能力。

值得一提的是,随着肿瘤细胞内的氢离子浓度增加,可以显著提升MIL-88B的铁基芬顿反应能力,增加了羟基自由基的产量,实现了酸增强的化学动力学治疗。实验结果也表明,近红外光照UMP展现出了良好的抗肿瘤治疗效果。

该研究工作从干扰肿瘤细胞伪足生物学功能的独特角度,发展了一种基于肿瘤细胞运动性酸调控的抗肿瘤转移治疗新策略,不仅开拓了氢离子调控用于肿瘤高效治疗的新视角,同时也为纳米功能材料用于生命医学交叉领域拓展了新思路。

论文信息:

NIR-triggeredintracellularH+transientsforlamellipodia-collapsedantimetastasisandenhancedchemodynamictherapy

XiaoyanChen,+YangChen,+ChaochaoWang,YaqinJiang,XuChu,FanWu,YelinWu,XuechaoCai,YiCao,*YanyanLiu,*andWenboBu*

AngewandteChemieInternationalEdition

DOI:10./anie.

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