纳米工程光敏剂用于光动力预处理，以克服P-糖蛋白介导的多药耐药性

《Photochemistry and Photobiology》：Nanoengineered photosensitizers for photodynamic priming to overcome P-glycoprotein-mediated multidrug resistance

光动力疗法联合纳米载体VP（NanoVP）通过抑制P-gp和耗竭ATP克服多药耐药性，在乳腺癌和卵巢癌细胞中验证其机制。NanoVP因高效内吞和缓释特性，显著增强药物积累，光激活后导致线粒体膜电位下降和ATP耗竭，同时不改变P-gp表面表达。该研究为纳米光动力疗法提供新思路，改善化疗耐药。

　　本研究聚焦于克服癌症治疗中的多药耐药（MDR）问题，探索了通过光激活方式调控P-糖蛋白（P-gp）功能的潜在策略。P-gp是一种ATP依赖的转运蛋白，广泛表达于癌细胞膜上，能够将多种化疗药物泵出细胞外，从而降低药物在细胞内的浓度，削弱其治疗效果。因此，如何有效抑制P-gp功能，成为提高化疗疗效的关键挑战之一。本文重点分析了不同形式的光敏剂——顶多西环（VP）——在克服MDR方面的潜力，特别是其纳米制剂形式（NanoVP）在光激活条件下对P-gp功能的调控作用。研究通过一系列实验，评估了不同制剂形式对细胞内VP积累、P-gp底物滞留及细胞代谢影响的差异，从而揭示了NanoVP作为最优制剂的可能机制。

研究首先评估了四种VP制剂，包括脂质体包裹的VP（L-VP）、溶血磷脂酰胆碱（lysoPC）修饰的VP（lysoPC VP）、脂质体包裹的lysoPC VP（L-lysoPC VP）以及一种无载体的VP纳米聚集体（NanoVP），同时以游离VP作为对照。通过体外实验，研究人员采用流式细胞术、荧光检测及 Seahorse 代谢分析等多种方法，评估了这些制剂对细胞内VP积累、P-gp底物滞留及细胞代谢的调控效果。实验结果表明，NanoVP在光激活条件下表现出独特的特性，不仅能够显著减少ATP的产生和消耗，还能够增强P-gp底物的细胞内滞留，而不会影响P-gp在细胞膜上的表达水平。这表明，NanoVP可能通过光激活后对ATP的消耗，间接抑制P-gp的转运功能，从而提高化疗药物在细胞内的浓度，增强其治疗效果。

在实验中，研究人员发现，不同制剂形式对VP的细胞内积累能力存在显著差异。其中，L-VP和NanoVP在光激活后的细胞内积累水平与游离VP相近，而lysoPC修饰的制剂（lysoPC VP和L-lysoPC VP）由于难以穿透细胞膜，导致细胞内VP积累水平显著低于其他形式。这一发现表明，纳米制剂可能具有更优的细胞膜穿透能力，从而在光激活后更有效地释放VP，发挥其抑制P-gp和减少ATP的功能。同时，NanoVP在光激活后表现出更强的ATP消耗能力，特别是在耐药细胞中，其对ATP的消耗效果更为显著，进一步说明了其在抑制P-gp功能方面的潜力。

此外，研究还通过光动力预处理（PDP）实验，验证了NanoVP在光激活条件下对P-gp底物的滞留效果。实验结果显示，在光激活后，NanoVP能够显著提高P-gp底物的细胞内积累，同时保持P-gp在细胞膜上的表达水平不变。这表明，NanoVP可能通过光激活导致的ATP消耗，而不是直接破坏P-gp蛋白，来抑制其转运功能。这一机制可能与P-gp的ATP依赖性有关，当ATP被耗尽时，P-gp无法维持其正常的转运活性，从而导致底物在细胞内滞留，增强化疗药物的疗效。

进一步的实验表明，NanoVP的光激活不仅影响ATP的消耗，还能够改变线粒体膜电位（MMP），从而诱导细胞凋亡。相比之下，lysoPC修饰的制剂在光激活后未能显著改变MMP，这可能与其较低的细胞内积累水平有关。此外，L-VP虽然能够减少ATP的产生和消耗，但其对MMP的影响较弱，尤其是在耐药细胞中。这说明，尽管L-VP在光激活后能够发挥一定的作用，但其效果可能不如NanoVP显著，尤其是在需要抑制P-gp功能的情况下。

研究还通过流式细胞术分析了不同制剂形式对P-gp表面表达的影响。结果显示，NanoVP在光激活后并未显著改变P-gp的表面表达水平，这表明其抑制P-gp功能的方式并非直接破坏蛋白结构，而是通过ATP的消耗，间接影响其功能。相比之下，lysoPC修饰的制剂在某些细胞中表现出较低的P-gp底物滞留效果，可能与其在细胞膜上的分布和转运特性有关。因此，研究认为，NanoVP在光激活条件下能够更有效地抑制P-gp功能，从而提高化疗药物的疗效。

从实验结果来看，NanoVP表现出显著的临床潜力。其在光激活后能够有效减少ATP的产生和消耗，同时增强P-gp底物的细胞内滞留，这为克服MDR提供了新的策略。此外，NanoVP的无载体特性可能使其在体内应用时更具优势，因为它避免了传统脂质体制剂可能带来的生物相容性或稳定性问题。相比之下，L-VP虽然在光激活后能够减少ATP的消耗，但其对MMP的影响较弱，这可能限制了其在耐药细胞中的应用效果。因此，NanoVP可能成为一种更优的制剂形式，能够更有效地克服MDR。

研究还讨论了不同制剂形式在细胞内行为的差异。例如，lysoPC修饰的VP由于其分子结构特性，可能难以穿透细胞膜，导致其在耐药细胞中的积累水平较低。而NanoVP由于其纳米结构，能够通过被动扩散进入细胞，提高其在细胞内的浓度，从而更有效地发挥其抑制P-gp和减少ATP的功能。这一特性可能使其在体内具有更好的生物利用度，尤其是在耐药细胞中。

此外，研究提出了一种可能的机制：NanoVP在光激活后，可能通过释放其游离形式，使VP能够进入细胞内并靶向线粒体，从而诱导ATP的消耗。这一过程可能需要一定的时间，因为NanoVP在细胞内需要经过溶酶体降解，才能释放出足够的VP分子，使其达到线粒体并发挥功能。因此，研究建议，为了进一步提高NanoVP的光激活效果，可能需要延长其在细胞内的孵育时间，以确保足够的VP释放。

总体而言，研究发现NanoVP在光激活条件下能够有效抑制P-gp功能，同时减少ATP的产生，这为克服MDR提供了新的思路。与传统方法相比，NanoVP可能具有更高的选择性和更低的毒性，因为它能够在不破坏P-gp蛋白的情况下，通过ATP的消耗来抑制其功能。这一发现为开发新型光敏剂制剂提供了理论依据，也为临床应用提供了新的方向。

然而，研究也指出了一些局限性。例如，目前的实验主要基于体外模型，而体内研究尚未进行，因此需要进一步验证NanoVP在动物模型中的效果。此外，研究还建议未来应探索靶向性更强的VP制剂，例如光免疫偶联物（PICs），以提高其在耐药细胞中的靶向性。同时，还需要进一步研究NanoVP的代谢途径及其在体内的稳定性，以确保其在临床应用中的安全性和有效性。

综上所述，本研究通过系统的实验设计，揭示了NanoVP在光激活条件下对P-gp功能的调控作用，以及其对细胞代谢的潜在影响。NanoVP的无载体纳米结构可能使其在克服MDR方面具有独特优势，能够通过光激活诱导ATP的消耗，从而间接抑制P-gp的转运功能，提高化疗药物的细胞内浓度。这一发现不仅为癌症治疗提供了新的策略，也为光敏剂制剂的优化提供了理论支持。未来的研究应进一步探索NanoVP在体内应用的可行性，并评估其在不同癌症类型中的治疗效果，以期为临床治疗提供更有效的解决方案。