AniView動(dòng)物活體成像應(yīng)用于增強(qiáng)乳腺癌藥物治療的水凝膠的開發(fā)

《Materials Today Bio》
IF=10.761，一區(qū)top期刊
 

近日，同濟(jì)大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院石碩教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合附屬東方醫(yī)院乳腺腫瘤科主任董春燕教授在開發(fā)可用于腫瘤治療成像的水凝膠方面取得了新的進(jìn)展。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國(guó)際知名期刊《Materials Today Bio》(IF=10.761，一區(qū)top期刊)上。

根據(jù)癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，到2021年，乳腺癌（BC）已成為全球最常見的癌癥。近年來，乳腺癌的治療方法很多，包括手術(shù)切除、化療、放療、內(nèi)分泌治療和靶向治療。 盡管如此，乳腺癌的預(yù)后很差，它仍然是女性癌癥相關(guān)死亡的主要原因。 因此，迫切需要開發(fā)新的治療藥物和方法來改善BC的治療效果。

光動(dòng)力療法（PDT）由于其高選擇性、非侵入性和通過產(chǎn)生巨大的細(xì)胞毒性ROS對(duì)腫瘤細(xì)胞的致命破壞，成為抗癌治療的一種有吸引力的方式。然而腫瘤的嚴(yán)重缺氧狀況對(duì)PDT的有效性構(gòu)成了明顯的障礙，為了克服這一限制，現(xiàn)在的重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到結(jié)合多模式治療和引入智能納米材料。

二甲雙胍（Met）作為一種廣泛使用的口服降糖藥物，對(duì)幾乎所有類型的癌癥都有療效，包括BC、肺癌、結(jié)腸直腸癌等。Met有效地針對(duì)新陳代謝，主要通過抑制線粒體復(fù)合體I來限制癌細(xì)胞的能量流動(dòng)，使其缺乏能量而發(fā)揮其抗腫瘤作用，同時(shí)通過胰島素/胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（IGF-1）途徑調(diào)節(jié)胰島素活性，以減少細(xì)胞增殖和生存。然而，根據(jù)沃伯格效應(yīng)，腫瘤細(xì)胞通常依靠有氧糖酵解而不是三羧酸（TCA）循環(huán)來產(chǎn)生足夠的線粒體能量。這在很大程度上限制了Met在降低線粒體電子傳遞鏈中復(fù)合物I活性方面的敏感性。有報(bào)告顯示，在乳腺癌中廣泛表達(dá)的BTB和CNC同源物1（BACH1）可以作為線粒體糖酵解的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)節(jié)器，并且一種現(xiàn)成的藥物hemin可以調(diào)節(jié)BACH1的亞細(xì)胞定位和DNA結(jié)合，為使用hemin來有效提高癌細(xì)胞對(duì)Met的敏感性提供了新的見解，通過糖酵解和TCA的雙重抑制進(jìn)一步降低線粒體的耗氧量，有效緩解腫瘤的缺氧狀態(tài)。

基于此，作者構(gòu)建了一種由50GMP交聯(lián)的原位注射和近紅外光觸發(fā)釋放的水凝膠，實(shí)現(xiàn)了光控釋放和Met在腫瘤部位的高負(fù)載量。hemin分別通過抑制BACH1，增強(qiáng)Met對(duì)線粒體復(fù)合體I的敏感性，以及其過氧化氫酶的活性產(chǎn)生更多的氧氣，使凝膠克服腫瘤部位的缺氧，有效地改善PDT。在808納米激光照射下，ICG引發(fā)的ROS生成和PTT的雙重增強(qiáng)引起了腫瘤細(xì)胞的直接損傷，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡或壞死。另一方面，腫瘤細(xì)胞損傷通過高表達(dá)的鈣調(diào)蛋白（CRT）誘導(dǎo)免疫反應(yīng)，成功地重塑了免疫微環(huán)境。此外，生物安全分析顯示，這種可注射的多功能水凝膠HMI@GEL對(duì)主要器官幾乎沒有毒性影響，為乳腺癌的治療提供了新的機(jī)會(huì)。
 

▲ 注射HMI@Liq、HMI@GEL和HMI@GEL+Laser 72h后小鼠和器官的熒光圖像

博鷺騰助力科研實(shí)驗(yàn)

文章中，評(píng)估三種治療方法 （HMI@Liq、HMI@GEL、HMI@GEL Laser）在小鼠身上的瘤內(nèi)保留，使用了AniView系列多模式動(dòng)物活體成像系統(tǒng)（點(diǎn)擊了解詳情）拍攝。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2022.100375