张洪杰院士、刘凯、步文博、顾月清、林君等最新进展

肿瘤治疗研究精选 | 张洪杰院士、刘凯、步文博、顾月清、林君等最新进展

1、ACS Nano:基于纳米级金属有机骨架(MOF)的全过程放射增敏

全过程放射增敏,即预先增加癌细胞的放射敏感性。在电离辐射过程中产生更多的羟基自由基(•OH),以及干预DNA修复而最终导致细胞死亡,可以增强整体的放射治疗效果,但是目前尚未实现。基于此,华东师范大学的步文博教授和Yanyan Liu以及复旦大学复旦大学附属华东医院的Xiangpeng Zheng(共同通讯作者)联合报道了一种具有均匀分散Fe3+离子的Hf-nMOFs(Hf-BPY-Fe),以通过多方面机制来综合改善放射治疗的效果。

本文要点:

1)体外实验表明,Hf-BPY-Fe激活的原位Fenton反应持续产生活性氧(ROS)使得重新排列了细胞周期的分布,导致肿瘤对光子辐射的敏感性增加。

2)在放射治疗过程中,Hf-BPY-Fe中的Hf4+产生大量的高能电子,将H2O部分转化为•OH,同时在nMOF孔中松弛为低能态,从而产生电子丰富的环境。这些聚集的电子促进Fe3+被还原为Fe2+,并且进一步促进了Fenton反应中生成的•OH破坏DNA。

3)Hf-BPY-Fe通过干扰某些参与DNA修复信号传导途径的蛋白质来推迟DNA损伤反应过程。体内实验显示,基于Fe3+的Fenton反应和Hf4+诱导的X射线能量转换对肿瘤的综合贡献改善了放射治疗的效果。该工作提供了一种基于nMOFs的全过程放射增敏方法,以实现更好的放射治疗效果。

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文章信息:

Teng Gong et al. Full-Process Radiosensitization Based on Nanoscale Metal-Organic Frameworks. ACS Nano2020, DOI: 10.1021/acsnano.9b07898.

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b07898

2、ACS Nano:基于“二合一”纳米亚铁血红蛋白的氧气增强PDT的铁死亡用于协同治疗肿瘤

尽管目前光动力疗法(PDT)结合氧气的策略被广泛用于癌症治疗,但是由于肿瘤组织产生的复杂性、异质性和不可逆的缺氧环境,使得提高氧气的PDT未能达到理想的效果。随着具有活性氧(ROS)细胞毒性的铁依赖性的铁死亡出现,基于PDT的癌症治疗方法被广泛关注。基于此,中国药科大学的顾月清教授和李斯文副教授(共同通讯作者)联合报道了将血红蛋白(Hb)与光敏剂chlorin e6(Ce6)连接,以构建负载有Sorafenib(SRF,铁死亡催化剂)的二合一纳米平台(SRF@Hb-Ce6),并结合氧气增强的PDT和强有效的铁死亡。

本文要点:

1)。由于Fe自身具有与氧气结合的能力,血红蛋白可同时为氧气依赖性PDT提供氧和为铁依赖性铁死亡提供Fe。

2)此外,将两亲性MMP2响应肽整合到纳米平台的骨架中,以确保药物特异性的释放,从而提高安全性。结果表明,SRF@Hb-Ce6增强了PDT和铁死亡。

3)更重要的是,PDT通过募集免疫细胞分泌IFN-γ来增强铁死亡,可以使肿瘤对铁死亡敏感。结果证明,SRF@Hb-Ce6在体内外协同治疗时具有显着的治疗效果,说明将PDT与铁死亡联合治疗与二合一纳米平台相结合具有广阔的前景。

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文章信息:

Tian Xu et al. Enhanced Ferroptosis by Oxygen-Boosted Phototherapy Based on 2-in-1 Nanoplatform of Ferrous Hemoglobin for Tumor Synergistic Therapy. ACS Nano 2020, DOI: 10.1021/acsnano.9b09426.

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b09426

3、Adv. Funct. Mater.:制备的糖金属有机骨架通过调控光动力/化学疗法治疗肝癌

目前,肝癌(HCC)由于缺乏适当的治疗方法而导致高发病率和高死亡率。得益于多模式协同治疗癌症纳米技术方法的发展,江南大学的尹健教授(通讯作者)团队报道了一种通过半乳糖修饰负载DOX的光敏性卟啉金属有机骨架(DOX@PCN-224)形成负载有DOX的光敏性卟啉半乳糖金属有机骨架(DOX@Gal-PCN-224)。

本文要点:

1)利用TCPP和DOX共混以形成DOX@PCN-224,在用半乳糖修饰得到DOX@Gal-PCN-224,进而通过经皮腹膜穿刺实现介入性光动力疗法(IPDT)和化学疗法协同治疗HCC的微创策略。

2)实时成像显示,由于具有肝脏靶向能力,该纳米系统在肝癌细胞和肿瘤组织中进行有效的积累。借助微创干预手段,评估了该纳米系统对原位移植肿瘤的抗肿瘤效率,具有高达98%的肿瘤抑制率。

3)在体外和体内,协同作用诱导高水平的细胞凋亡和组织坏死。这种双重IPDT/化学疗法策略在临床治疗肝癌中具有巨大潜力。

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文章信息:

Jun Hu et al. Fabrication of Glyco-Metal-Organic Frameworks for Targeted Interventional Photodynamic/Chemotherapy for Hepatocellular Carcinoma through Percutaneous Transperitoneal Puncture. Adv. Funct. Mater.2020, DOI: 10.1002/adfm.201910084.

https://doi.org/10.1002/adfm.201910084

4、Adv. Mater:利用工程改造的近红外荧光蛋白组件用于稳定的生物成像和治疗

目前,荧光蛋白被广泛研究,作为通过基因转染处理的细胞和组织成像的标记物。然而,有限的转染效率和缺乏靶向性限制了该方法的临床应用,主要是由于开发用于体内生物成像的稳定荧光蛋白具有挑战性。基于此,中科院长春应化所的刘凯研究员(通讯作者)、张洪杰院士课题组报道了一种通过基因工程制备的新型近红外(NIR)荧光蛋白组件。

本文要点:

1)由于在光疗窗口内形成了良好的纳米颗粒和光谱操作,NIR蛋白聚集体可通过简单的外源注射实现稳定且特异性的肿瘤成像。重要的是,可以追踪体内肿瘤转移,克服了体内成像只能依靠荧光蛋白的基因转染来实现的局限性。

2)同时,证明了将疏水性药物有效的负载到蛋白质纳米颗粒中有助于在小鼠模型中治疗肿瘤。因此,该NIR荧光蛋白组装体在体内检测和治疗癌症具有巨大的应用潜力。

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文章信息:

Jingjing Li et al. Engineered Near-Infrared Fluorescent Protein Assemblies for Robust Bioimaging and Therapeutic Applications. Adv. Mater.2020, DOI: 10.1002/adma.202000964.

https://doi.org/10.1002/adma.202000964

5、Adv. Sci.:NIR化学发光碳纳米点及其生物成像中的活性氧检测

众所周知,在体内产生的活性氧(ROS)与许多病理生理过程有关。因此,ROS的检测对于许多疾病的理解、诊断和治疗是必不可少的。基于此,郑州大学的Chong-Xin Shan和Qing Lou(共同通讯作者)联合首次报道了近红外(NIR)化学发光(CL)碳纳米点(CDs),其CL量子产率可达到9.98×10-3einstein mol-1,是目前已报道CDs的最高值。

本文要点:

1)通过两亲性三嵌段共聚物的桥连作用,NIR CDs和过草酸盐(P-CDs)的纳米整合可以用作检测和成像过氧化氢(H2O2)的探针。

2)鉴于NIR光子的效率高、穿透深度大,P-CDs被用于H2O2的体内外生物成像,其检测极限可以达到5×10-9M,是目前报道最好的基于CDs的传感器之一。

3)此外,通过将P-CDs用作传感器,可在小鼠腹膜炎模型中对H2O2炎症成像。该结果可以为使用CL CDs作为传感器的炎症或癌症的诊断和治疗提供新思路。

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文章信息:

Cheng-Long Shen et al. Near-Infrared Chemiluminescent Carbon Nanodots and Their Application in Reactive Oxygen Species Bioimaging. Adv. Sci.2020, DOI: 10.1002/advs.201903525.

https://doi.org/10.1002/advs.201903525

6、Nano Lett.:在细胞内递送STING活性剂纳米壳增强抗癌化学免疫疗法

通过研究发现,许多成功的抗癌治疗方法都得益于成功的诱导了癌细胞中免疫原性细胞的死亡(ICD),释放了内源性危险信号和肿瘤抗原,从而有效引发抗癌免疫力。基于此,台湾国立阳明大学和中央研究院的Che-Ming Jack Hu(通讯作者)团队报道了一种利用空心聚合物纳米壳将干扰素基因(STING)活性剂传递到肿瘤细胞中,从而人工诱导ICD的策略。

本文要点:

1)在细胞内递送外源性佐剂后,随后的细胞毒性治疗产生免疫原性细胞碎片,这些碎片在时空上与肿瘤抗原和促刺剂配合,在此过程中称为合成免疫原性细胞死亡(sICD)。

2)sICD不受化学疗法类型的影响,可以使外源性免疫佐剂和肿瘤抗原共定位,从而增强抗原呈递和抗癌适应性反应。在三种小鼠肿瘤模型中,sICD可增强治疗功效并抑制肿瘤生长。该研究强调了将STING活性剂递送到癌细胞中的好处,为设计新的化学免疫疗法提供了思路。

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文章信息:

Saborni Chattopadhyay et al. Synthetic immunogenic cell death mediated by intracellular delivery of STING agonist nanoshells enhances anti-cancer chemo-immunotherapy. Nano Lett.2020, DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b04094.

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b04094

7、Small:Cu2MoS4/Au异质结构通过光疗诱导的免疫疗法可以根除原发/转移性肿瘤

光免疫疗法不仅可以有效消融原发性肿瘤,而且可以通过诱导免疫原性细胞死亡来杀死转移性肿瘤。基于此,中科院长春应化所的林君研究员、山东大学的Chunxia Li和广州医科大学的Zhiyao Hou(共同通讯作者)联合报道了一种通过将Au纳米颗粒等离子沉积到Cu2MoS4(CMS)纳米片而构建了CMS/Au异质结构。

本文要点:

1)由于基于费米能级新形成的中间能隙状态跨越了费米能级,使得CMS/Au在近红外(NIR)区域显示出吸收增强的Au 5d轨道和S 3p轨道,因此在NIR激光照射下比单CMS产生更优异的光热疗法(PTT)和光动力疗法(PDT)效果。

2)同时,CMS和CMS/Au具有类似过氧化氢酶的作用产生氧气(O2),可以有效的缓解肿瘤缺氧,从而增强O2依赖性PDT的治疗效果。值得注意的是,NIR激光辐照的CMS/Au可以通过促进树突状细胞成熟、细胞因子分泌和激活抗肿瘤效应T细胞应答来根除原发性和转移性肿瘤,从而引发强烈的免疫反应。

3)此外,由于CMS/Au具有出色的光热转换和X射线衰减能力,从而具有出色的光声和计算机断层摄影成像性能。总之,该工作构建的CMS/Au异质结构有效的消融和抑制癌症转移,为图像引导和光疗诱导的免疫疗法提供了新思路。

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文章信息:

Mengyu Chang et al. Cu2MoS4/Au Heterostructures with Enhanced Catalase-Like Activity and Photoconversion Effciency for Primary/Metastatic Tumors Eradication by Phototherapy-Induced Immunotherapy. Small2020, DOI: 10.1002/smll.201907146.

https://doi.org/10.1002/smll.201907146

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