通过TPGS诱导的大胞饮作用实现纳米紫素-Cu的递送，这种机制能够激活铜死亡（Cuproptosis）与代谢途径的协同作用，从而消除结肠直肠癌中的癌干细胞并增强免疫治疗效果
《Biomaterials》：Nano-Purpurin-Cu Delivery via TPGS-Induced Macropinocytosis Enables Cuproptosis/Metabolic Synergy to Ablate Cancer Stemness and Boost Immunotherapy in Colorectal Cancer
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本研究的纳米平台TPGS/P-C@Ce6通过光动力疗法、铜诱导凋亡和代谢干预协同作用，有效克服结直肠癌干细胞介导的免疫逃逸和药物蓄积难题，在小鼠模型中实现90天持久疗效和 rechallenged 100%存活率。
宋云峰|程文婷|田海龙|黄一春|黄灿华|贾永峰|徐莉
成都中医药大学基础医学科学院，中国成都，611137
摘要
有限的肿瘤内药物积累和由干细胞介导的免疫逃逸是结直肠癌（CRC）有效免疫治疗的主要障碍。肿瘤细胞的可塑性，由代谢重编程和癌症干细胞驱动，促进了免疫抑制微环境的形成和治疗抵抗。为了克服这一问题，我们设计了一种紫素-铜协同纳米平台（TPGS/P-C@Ce6 NPs），该平台集成了铜死亡诱导、光动力疗法（PDT）和代谢干预。关键在于，我们发现表面工程化的D-α-生育酚聚乙二醇琥酸盐（TPGS）能够显著激活肿瘤细胞的巨噬胞饮作用，从而显著增加纳米载体的细胞内积累。同时，紫素通过抑制谷氨酰胺酶来重新编程谷氨酰胺代谢，这增强了树突状细胞（DC）的成熟并启动T细胞的激活。此外，铜离子驱动的铜死亡与氯霉素e6（Ce6）产生的活性氧（ROS）协同作用，消除了癌症干细胞，使免疫冷肿瘤转变为T细胞炎症型肿瘤。因此，这种三重策略建立了持久的免疫记忆，在治疗90天后对重新挑战的小鼠具有100%的生存率。这项工作建立了一种新的代谢-免疫共调节范式，为CRC提供了一种具有高转化潜力的纳米治疗方法。
引言
结直肠癌（CRC）是全球第三大常见恶性肿瘤，由于其显著的肿瘤异质性、转移倾向和治疗抵抗性而导致较高的死亡率[1]。虽然手术切除仍是早期疾病的基石，但术后复发和转移仍然存在，尤其是在晚期病例中，这影响了长期生存[2]。这种治疗不足源于两个病理生理学上相互关联的障碍：（1）由于异常的肿瘤血管和去纤维化基质限制，导致肿瘤内药物生物利用度降低；（2）由干细胞驱动的免疫逃逸，其中癌症干细胞（CSCs）通过代谢重编程协调免疫抑制微环境的形成，并排斥细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）。
CSCs通过劫持依赖谷氨酰胺的代谢途径来维持肿瘤进展，同时主动分泌免疫抑制性细胞因子（如IL-4、IL-13），从而抑制树突状细胞的成熟。这种代谢-免疫抑制轴系建立了免疫冷肿瘤微环境，其特征是细胞毒性T淋巴细胞的严重排斥和抗原呈递功能障碍——使得肿瘤对检查点阻断免疫治疗产生抗性[3, 4]。值得注意的是，赋予CSCs抵抗力的机制——过度活跃的线粒体代谢——使其对铜死亡具有选择性脆弱性，铜死亡是一种由线粒体蛋白毒性压力触发的铜依赖性细胞死亡途径[5]。CSCs表现出较高的不稳定铜池和依赖线粒体呼吸的特点，这使得铜死亡成为根除治疗抵抗性干细胞的强大策略[6]。然而，利用这种脆弱性需要精确的铜输送，以避免全身毒性和肿瘤内的谷胱甘肽介导的铜隔离，这是一个需要纳米技术解决方案的挑战[7]。
紫素是一种天然存在的蒽醌衍生物，由于其作为金属螯合剂和代谢调节剂的双重功能，在癌症纳米医学中展现出独特的治疗潜力。这种生物相容性化合物通过其儿茶酚和羰基与铜离子形成稳定的配合物，从而可以合理设计铜输送纳米系统。关键在于，紫素通过抑制谷氨酰胺酶（GLS）选择性地靶向肿瘤代谢，谷氨酰胺酶是谷氨酰胺分解的关键酶，从而破坏癌细胞的能量代谢并减少对免疫抑制基因表观遗传调控至关重要的α-酮戊二酸的产生[8]。同时，这种代谢重编程增强了树突状细胞（DC）的功能：GLS的抑制提高了肿瘤内的谷氨酸水平，从而触发DC中的钙依赖性NFAT激活，增强了它们的抗原呈递能力。因此，紫素作为一种双功能支架，同时实现了铜的输送并通过免疫代谢相互作用调节肿瘤微环境。
在这里，我们设计了一种D-α-生育酚聚乙二醇琥酸盐（TPGS）功能化的紫素-铜纳米平台（TPGS/P-C@Ce6 NPs，图1），通过协调的空间-时间协同作用来诱导铜死亡、进行光动力疗法（PDT）和代谢干预。机制上，表面固定的TPGS能够显著激活肿瘤细胞的巨噬胞饮作用，使纳米颗粒在细胞内的积累增加了1.4倍（p<0.001）。同时，紫素通过抑制谷氨酰胺酶来重新编程谷氨酰胺代谢，这增强了DC的成熟并启动T细胞的激活。此外，GSH响应性的铜释放诱导了蛋白毒性应激和铜死亡，这与Ce6产生的单线态氧在660 nm照射下协同作用，放大了氧化损伤，使免疫冷肿瘤转变为T细胞炎症型肿瘤。因此，这种策略建立了持久的免疫记忆，在治疗90天后对重新挑战的小鼠具有100%的生存率。我们的工作建立了一种新的代谢-免疫共调节范式，为克服CRC的干细胞和免疫抑制提供了一种临床可转化的纳米治疗方法。
部分摘要
TPGS/P-C@Ce6 NPs的制备和表征
紫素-Cu的合成最初是通过将紫素溶解在DMSO中，然后将铜(II)硝酸三水合物以1:3的摩尔比溶解在UP水中，以1500 rpm的速度搅拌3小时，离心收集沉淀物，随后将其重新悬浮并在UP水中离心三次，最后在2 mL UP水中完全溶解，得到紫红色的紫素-Cu有机框架材料，该材料经历了结构转变
结论
总之，本研究表明，TPGS/P-C@Ce6 NPs代表了一种开创性的纳米治疗平台，它结合了光动力疗法（PDT）、谷氨酰胺代谢抑制和铜死亡诱导，实现了协同的抗肿瘤效果。该纳米系统通过多方面的治疗级联作用，其中铜死亡与PDT协同作用，破坏线粒体功能并抑制肿瘤能量代谢，而紫素则显著抑制谷氨酰胺分解——共同作用
CRediT作者贡献声明
徐莉：概念构思、资源提供、监督。黄灿华：概念构思。贾永峰：概念构思、资源提供。黄一春：实验研究。田海龙：数据分析、初稿撰写、审稿与编辑。程文婷：项目管理、方法学设计、软件使用、初稿撰写。宋云峰：项目管理、初稿撰写、审稿与编辑
利益冲突声明
作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
致谢
本工作得到了国家重点研发计划（项目编号2023YFC3402100）、国家自然科学基金（项目编号823B2081、81821002和82130082）、四川省科技计划（2025ZNSFSC1042）以及博士后奖学金计划和中国博士后科学基金（项目编号BX20250245）的支持。
