二硫化钼通过直接结合并调控MST2活性诱导肝细胞生长抑制及自噬依赖性死亡

本研究针对二维纳米材料二硫化钼（MoS2）在生物医学应用中的肝毒性风险，通过全基因组CRISPR筛选和分子生物学技术，首次发现MoS2通过直接结合并激活MST2蛋白，进而抑制Hippo通路导致细胞增殖受阻，并通过激活LC3B介导的自噬流引发肝细胞死亡。该研究为纳米材料安全性评估和靶向MST2的解毒策略提供了重要理论依据。

　　

随着纳米材料在生物医学领域的广泛应用，二硫化钼（MoS₂）因其独特的光热转换性能和载药能力成为研究热点。然而，这种二维片状纳米材料进入体内后会在肝脏显著富集，其潜在的肝毒性机制却尚未明确。既往研究虽观察到MoS₂可引起线粒体功能损伤和炎症反应，但对其分子靶点和信号通路的认知仍存在空白，这严重制约了其临床转化应用。

为系统解析MoS₂的肝毒性机制，山东第一医科大学附属省立医院胃肠外科的高明团队在《Materials Today Bio》发表了突破性研究成果。研究人员通过综合运用全基因组CRISPR-Cas9筛选、分子动力学模拟、蛋白质质谱分析等前沿技术，结合体内外模型验证，首次揭示MoS₂通过直接结合MST2蛋白并调控其磷酸化状态，进而双重调控Hippo信号通路和自噬过程的分子机制。

关键技术方法包括：通过全基因组CRISPR筛选鉴定关键靶点；采用分子动力学模拟和等温滴定量热法（ITC）验证MoS₂与MST2的直接相互作用；利用蛋白质免疫印迹（Western blot）和免疫荧光分析信号通路激活；建立小鼠部分肝切除模型和斑马鱼肝脏发育模型进行体内功能验证；使用透射电镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）表征材料理化性质。

2.1. 材料表征证实成功合成厚度小于5 nm的MoS₂纳米片，其水合粒径为398.33±26.73 nm，zeta电位为-23.5±0.5 mV。

2.2. 体外毒性实验显示MoS₂在50 mg/L以上浓度显著降低HepG2细胞活力，增加LDH释放，但仅引起轻微ROS升高，表明其肝毒性作用不依赖氧化应激。

2.3. 细胞内在化研究表明MoS₂通过网格蛋白介导的内吞途径进入细胞，且其细胞毒性主要来自纳米材料本身而非钼离子释放。

2.4. 全基因组CRISPR筛选将Hippo通路关键激酶MST2确定为MoS₂毒性的核心介质，敲除MST2或使用其抑制剂XMU-XP-1可显著缓解细胞死亡。

2.5. 蛋白质互作研究表明MoS₂通过Q389、V388等特定位点直接结合MST2，改变其二级结构（α-螺旋减少3.66%，β-折叠增加5.29%），并通过降低去磷酸化速率稳定其磷酸化状态。

2.6. 机制研究证实MoS₂通过激活MST2-LATS-YAP通路抑制细胞增殖，BrdU实验显示2-5 mg/L低剂量MoS₂即可显著减少增殖细胞数量。

2.7. 小鼠肝再生模型证实MoS₂通过MST2依赖的方式抑制肝脏再生能力，表现为肝重恢复减缓、ALT/AST水平升高以及Ki-67和Cyclin D1表达下调。

2.8. 斑马鱼肝脏发育模型显示MoS₂暴露显著减弱肝脏特异性GFP荧光强度，且这种抑制效应可被MST2抑制剂逆转。

2.9. 自噬机制研究发现MoS₂通过增强MST2与LC3B的相互作用促进自噬流，表现为LC3B-II水平升高、p62降解以及自噬溶酶体形成，使用自噬抑制剂Bafilomycin A1或敲低ATG5可逆转细胞死亡。

研究结论与讨论部分强调，该研究首次系统阐明了MoS₂通过"纳米材料-蛋白质直接相互作用"模式调控生物学功能的新机制。MST2作为MoS₂的关键分子靶点，同时介导了Hippo通路相关的增殖抑制和LC3B介导的自噬性死亡两条平行通路。这一发现不仅为理解纳米生物界面相互作用提供了新视角，更重要的是为设计低毒性的MoS₂基纳米材料提供了明确靶点——通过表面工程修饰避免MST2激活，或联合使用MST2抑制剂，可能成为未来临床应用的可行策略。该研究建立的从基因筛选到体内验证的多层次研究方法，也为系统性评估其他纳米材料的生物安全性提供了范式参考。