一石二鸟：氧化石墨烯与Rg3-阿霉素偶联降低毒性并下调金属硫蛋白表达以改善肝癌靶向治疗

本研究聚焦于肝癌治疗中氧化石墨烯（GO）作为药物载体的毒性问题及其机制。研究人员通过构建GO-Rg3-DOX复合纳米系统，结合转录组测序技术，揭示了GO通过下调金属硫蛋白（MT）基因诱导氧化应激，而Rg3偶联可逆转此效应并增强生物相容性。该复合物能显著抑制Wnt信号通路和细胞周期进程，为肝癌靶向治疗提供了新型纳米策略与理论依据。

　　

肝癌是全球范围内发病率和死亡率极高的恶性肿瘤，传统化疗药物如阿霉素（DOX）虽有效但存在严重的心脏毒性和耐药性问题。氧化石墨烯（graphene oxide, GO）作为一种新兴的纳米材料，因其大比表面积和良好的载药能力被视为理想的药物递送载体。然而，研究表明GO会诱发细胞毒性反应，特别是通过诱导活性氧（ROS）产生和扰乱线粒体功能，限制其临床应用。此外，金属硫蛋白（metallothionein, MT）家族基因在多种癌症中表达异常，但其在GO及药物复合物处理下的调控机制尚不明确。

为解决上述问题，研究人员设计了一种新型纳米复合系统GO-Rg3-DOX，其中ginsenoside Rg3（一种人参皂苷，具有已知的抗肿瘤和抗氧化活性）与GO偶联后再负载DOX。该研究旨在阐明该复合系统对肝癌细胞Huh7的转录组响应，特别是MT基因的表达变化及其对氧化应激、信号通路和细胞行为的影响。

本研究发表于《Cancer Nanotechnology》，系统评估了GO、GO-Rg3和GO-Rg3-DOX三种处理对Huh7细胞的影响，并利用RNA测序（RNA-seq）、生物信息学分析和定量PCR（qPCR）验证等手段，从多组学层面揭示其分子机制。

研究采用的关键技术方法包括：纳米复合物的合成与表征（如原子力显微镜确认尺寸与形貌）、细胞培养与处理、RNA提取与转录组测序（数据保存在GEO数据库，编号GSE185139）、生物信息分析（差异基因分析、GO富集、GSEA通路分析）、以及qPCR验证。研究使用Huh7人肝癌细胞系，设对照组、GO组、GO-Rg3组和GO-Rg3-DOX组。

研究结果如下：

GO诱导生长与血管生成相关基因并下调MT基因

GO处理导致Huh7细胞中991个基因上调和501个基因下调。MT基因家族（包括MT2A、MT1E、MT1A等）显著下调，这些基因与金属离子应激响应和氧化还原平衡密切相关。同时，GO上调了与细胞生长（如FGF7、BDNF）和缺氧诱导因子（HIF-1）信号通路相关的基因，提示GO可能促进肿瘤生长和血管生成。此外，氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）和Wnt信号通路被抑制，表明GO干扰能量代谢和抑癌通路。

GO与Rg3偶联降低其对生长和血管生成相关基因的不良影响

与GO相比，GO-Rg3处理仅引起10个基因上调和39个基因下调，且基因表达模式与对照组相似，表明Rg3的偶联显著提高了GO的生物相容性。特别地，在GO中下调的MT基因（如MT1F、MT1X、MT1E）在GO-Rg3组中表达回升。基因集富集分析（GSEA）显示，HIF-1信号在GO-Rg3组中被负向富集，印证了Rg3的抗血管生成作用。这些结果从机制上解释了GO-Rg3为何能减轻GO的毒性。

GO-Rg3负载DOX影响收缩机制、诱导细胞死亡和炎症反应

GO-Rg3-DOX处理导致2619个基因上调和2972个基因下调，显著影响细胞周期和Wnt信号通路（均被抑制）。其中，肌动蛋白ACTA1基因上调，表明DOX可能破坏细胞骨架和收缩功能，进而引发细胞死亡。炎症相关基因（如IL6、CXCR4、PF4）也被激活。与单独使用GO相比，GO-Rg3-DOX上调了细胞死亡相关基因（如PTGER3、IL6、AZU1）和DNA结合转录因子，说明DOX的加入有效促进了肿瘤细胞的凋亡和周期阻滞。

qPCR验证进一步确认，GO-Rg3-DOX能显著下调细胞周期基因（CDC6、TTK）和Wnt通路基因（DKK1、FRAT2），而GO单独处理则无此效应，凸显了复合系统的治疗潜力。

本研究结论指出，GO-Rg3-DOX是一种具有高度转化前景的纳米药物递送系统。它通过以下机制发挥协同抗肿瘤效果：（1）Rg3偶联减轻了GO的毒性，逆转了MT基因的下调，降低氧化应激；（2）DOX的负载有效抑制关键信号通路（Wnt和细胞周期），诱导细胞死亡；（3）整个系统提高了靶向性和生物相容性。

该研究不仅为肝癌治疗提供了一种新的组合策略，也深化了对MT基因在纳米毒理与抗肿瘤机制中作用的理解。未来工作需进一步开展体内实验，验证其安全性和疗效，并推动其临床转化。