《Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology》：Priming cancer cells via photobiomodulation at NIR wavelength to enhance photodynamic action: Insights into mechanistic alterations and cellular migration
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本研究探讨曲柚素及其介导光动力疗法（PDT）通过调控线粒体膜蛋白TOM70对乳腺癌细胞及动物模型的影响。结果表明，PDT显著抑制4T1和MDA-MB-231细胞活力及小鼠移植瘤生长，机制涉及TOM70的激活与PDT诱导的失活，干扰MIC60线粒体转运，导致线粒体功能障碍及凋亡增强。该策略为光动力疗法结合靶向线粒体膜蛋白治疗乳腺癌提供了新思路。
赵向义|严敏|郑亮|苟长龙|黄琦|李刘根|于新然|卢静宇|胡翠|张思涵|孔存清|范玲|李同飞
湖北省医学大学基础医学院天然药物纳米制剂研究实验室，湖北省胚胎干细胞研究重点实验室，中国湖北省十堰市人民路30号，442000
摘要
线粒体膜蛋白的调控对乳腺癌治疗具有至关重要的意义。TOM70位于线粒体外膜，能够导入MIC家族分子以维持线粒体稳态。然而，针对TOM70的药物非常有限。本研究探讨了姜黄素及其介导的光动力疗法（PDT）对TOM70和线粒体功能的影响，以期用于乳腺癌的治疗。实验中使用了4T1和MDA-MB-231癌细胞。构建了4T1细胞小鼠模型，并通过CCK-8、Annexin-V/PI染色和克隆形成实验验证了其抗癌效果。相关分子通过Western blot（WB）、RT-qPCR和免疫组化（IHC）进行检测。通过分子对接、CETSA和DARTS验证了目标分子。提取线粒体蛋白和DNA以检测MIC60和mtDNA的损伤情况。姜黄素在乳腺癌模型中的治疗效果不佳，表现为癌细胞存活率降低、细胞凋亡增加以及肿瘤生长。然而，姜黄素介导的PDT在体外和体内实验中均表现出抗乳腺癌作用。进一步研究发现，姜黄素与在乳腺癌中高表达的TOM70结合并激活了其活性。但姜黄素诱导的PDT通过产生活性氧（ROS）使TOM70失活，从而干扰了MIC60与线粒体的结合。与单纯姜黄素处理相比，姜黄素诱导的PDT导致更严重的线粒体损伤，这一过程可被N-乙酰半胱氨酸（NAC）阻断。TOM70的恢复作用减弱了姜黄素PDT介导的线粒体损伤和抗乳腺癌效果。总之，本研究揭示了姜黄素诱导的PDT通过抑制TOM70活性来减少MIC60的导入，进而导致线粒体损伤，从而对抗乳腺癌。我们提出了一种利用植物药驱动的PDT来调节线粒体膜蛋白的新肿瘤治疗方法。
部分内容摘录
背景
乳腺癌是女性中最常见的恶性肿瘤，全球发病率最高[1]。化疗是乳腺癌的主要治疗方法，但选择性较低，容易引起毒性副作用[2,3]。值得注意的是，乳腺癌组织在体内分布较浅，容易被激光穿透[4]。因此，光动力疗法（PDT）结合化疗是一种创新的乳腺癌治疗方案
乳腺癌模型
4T1和MDA-MB-231乳腺癌细胞购自上海生命科学研究院细胞库（中国上海），作为体外实验模型。细胞在加湿培养箱（5% CO2和95%空气，37°C）中培养，使用Dulbecco改良Eagle培养基（G4511，Servicebio，武汉）并添加10%胎牛血清（QmSuero/Tsingmu Biotechnology，武汉）。姜黄素介导的PDT在体外和体内抑制乳腺癌
为了探讨姜黄素（化学结构：图1A）对乳腺癌的剂量效应关系，研究了4T1和MDA-MB-231乳腺癌细胞的存活率。当药物浓度达到40 μM时，4T1细胞的存活率显著下降（见图S1）。如图1B-C所示，姜黄素介导的PDT在10 μM浓度下即可显著抑制细胞存活率。相应地，如图1D-G所示，
讨论
总结来说，本研究发现姜黄素诱导的PDT能够使TOM70失活，从而抑制MIC60的导入，导致线粒体损伤，进而对抗乳腺癌。本研究有许多原创性创新。
本研究最重要的发现是筛选并确定了姜黄素及其介导的PDT的作用靶点，即姜黄素与TOM70的结合和相互作用（图3）。相关研究较少
结论
简而言之，本研究发现姜黄素诱导的PDT使TOM70失活，从而抑制MIC60的导入，导致线粒体损伤，进而对抗乳腺癌（图9）。我们提出了一种利用PDT调节线粒体膜蛋白的新肿瘤治疗方法。
作者贡献声明
赵向义：数据整理、数据分析、实验设计、方法学。严敏：数据整理、数据分析、方法学。郑亮：实验设计、方法学。苟长龙：数据分析、实验设计。黄琦：实验设计、方法学。李刘根：数据分析、实验设计、方法学。于新然：数据分析、实验设计、方法学。卢静宇：数据分析、方法学。胡翠：数据分析、方法学。张思涵：数据分析、方法学。孔存清：项目监督。
出版同意
所有作者均已阅读并同意将本文提交至本期刊。
伦理审批和参与同意
所有动物实验均获得了湖北医科大学动物护理委员会的批准。
资助
本研究得到了国家自然科学基金（82304552）、湖北省自然科学基金（2024AFD100、2024AFC031）、湖北省教育厅自然科学基金（Q20232103）、湖北医科大学青年学者培养项目（2020QDJZR002、2023QDJZR29、2022QDJZR006）、湖北省高等教育优势学科群（医学）项目（2024XKQY23）以及山东省自然科学基金的支持。致谢作者感谢湖北医科大学生物医学研究实验室的大型仪器测试平台提供的支持。
