同濟大學王啟剛團隊開發新材料模擬中性粒細胞溶酶體可治療癌症

2020-12-08 同濟大學新聞網

同濟大學王啟剛團隊開發新材料模擬中性粒細胞溶酶體可治療癌症

來源：化學科學與工程學院   時間：2019-02-19  瀏覽：

中性粒細胞作為向腫瘤組織遷移的第一道天然免疫細胞，可以立即殺死異常細胞，激活長期特異性的適應性免疫反應。因此，酶介導中性粒細胞的活性氧(ROS)升高是一種很有前途的腫瘤免疫治療策略。1月16日，我校王啟剛教授團隊在Nature Communications上發表題為「Cascade enzymes within self-assembled hybrid nanogel mimicked neutrophil lysosomes forsinglet oxygen elevated cancer therapy」，設計了一種納米凝膠，通過表面磷酸酶觸發了鐵氧化物納米粒子周圍寡肽的自組裝，以模擬產生的中性粒細胞溶酶體。超氧化物歧化酶(SOD)和氯過氧化物酶(CPO)在生物激發納米凝膠中的級聯反應可以將腫瘤組織中的活性氧轉化為次氯酸(HClO)和1O2，可以治療沒有外部能量激活的腫瘤。

論文的唯一通訊作者單位是同濟大學，論文的共同第一作者是吳青博士和何志剛博士，共同通訊作者是附屬第十人民醫院的李濟宇教授，化學科學與工程學院的王霞副教授和王啟剛教授。

癌症仍然是主要的死亡原因，每年在全世界造成數百萬人死亡。傳統的臨床癌症治療，包括手術、化療和放射治療，都有一定的局限性，如對正常細胞的毒副作用、藥物/放射耐藥性以及腫瘤再生長的發生率增加等。由長期進化而來的人類先天免疫系統，通過分子氧依賴細胞失活溶菌酶相關消化和釋放免疫細胞因子，激發了一種新的高效治療癌症的生物化學方法。中性粒細胞依賴的細胞失活通常發生在幾百納米大小的中性粒細胞溶酶體上，其活性氧(ROS)反應活性由髓過氧化物酶(MPO)、過氧化氫(H2O2)和滷化物離子的生物催化系統決定。

研究人員通過以模擬中性粒細胞溶酶體的形式，將超分子納米凝膠結構中的級聯超氧化物歧化酶(SOD)和氯化物過氧化物酶(CPO)作為模擬中性粒細胞溶酶體，將腫瘤微環境轉化為有相對較高水平的ROS，從而構建出多功能SOD/CPO負載納米凝膠體系(SCNG)用於腫瘤治療。

 

響應EDT機制方案及SCNGs的製備

 

    採用EPR技術，以TEMP為誘捕劑，在H2O2(100μM)的NaCl溶液(100 mM)中模擬內源環境進行定性檢測和驗證1O2由SCNG產生的信號。結果表明SCNGs中的級聯SOD和CPO能有效地將腫瘤組織中的活性氧轉化為抗腫瘤治療的1O2組分。

 

    根據所得實驗結果，研究人員提出假設：充分利用腫瘤區域的酶反應的酶動力療法(EDT)可以控制產生1O2來治療癌症。


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