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肺癌放疗面临疗效有限、肿瘤积累差等问题。研究人员开发基于多不饱和脂肪酸（PUFA）的纳米反应器（DHA-N@M），经雾化后可在肺癌小鼠肺部高度积累，显著抑制肿瘤生长，为肺癌提供雾化铁死亡放疗新策略。
肺癌，这个全球最常见且死亡率极高的恶性肿瘤，如同笼罩在人类健康天空的巨大阴霾。放疗作为治疗不可手术的早期或局部晚期肺癌的重要手段，本应是对抗肺癌的有力武器，但现实却不尽人意。肿瘤细胞擅长逃避凋亡，肿瘤微环境中高浓度的谷胱甘肽（GSH）又像 “盾牌” 一样，轻松中和放疗产生的活性氧物种（ROS），使得放疗的效果大打折扣，严重限制了其在临床上的应用。与此同时，传统的全身给药方式，如静脉注射或口服，在肺癌治疗中也困难重重，药物难以高效抵达肿瘤部位，还可能引发严重的全身毒性。
在这样的困境下，为了找到新的突破口，复旦大学药学院智能药物递送重点实验室等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们致力于开发一种创新的治疗策略，期望能提高肺癌放疗的疗效。经过不懈努力，研究人员成功开发出一种基于多不饱和脂肪酸（PUFA）的纳米反应器（DHA-N@M），并将其伪装上巨噬细胞膜，旨在改善肿瘤分布，通过过氧亚硝基（ONOO-）增强铁死亡（Ferroptosis，一种非凋亡形式的程序性细胞死亡，特征为脂质过氧化物的致命积累）来强化肺癌放疗效果。这项研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上，为肺癌治疗带来了新的曙光。
研究人员在开展研究时，运用了多种关键技术方法。在纳米反应器制备与表征方面，通过合成 DHA-SNO 并将其插入巨噬细胞膜纳米囊泡制备 DHA-N@M，利用冷冻透射电子显微镜（CryoTEM）、动态光散射（DLS）等技术对其结构、粒径等进行表征。细胞实验中，运用共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）、流式细胞术（FCM）研究细胞摄取，采用 CCK-8 法检测细胞活力，使用多种探针检测细胞内 NO、ROS、ONOO-等物质的生成。动物实验方面，构建原位肺癌模型，借助小动物活体成像系统（IVIS Spectrum）进行生物分布和体内治疗研究，通过免疫荧光染色探究治疗机制 。
制备与表征
研究人员分三步制备了 DHA-N@M。首先合成 DHA-SNO，接着分离巨噬细胞系（RAW 264.7）的细胞膜并挤出制备 RCM，最后将 DHA-SNO 与 RCM 孵育，使 DHA-SNO 自发整合到 RCM 上。通过优化，确定 DHA-SNO 与 RCM 的最佳比例为 2:1。DLS 分析显示，RCM 的流体动力学直径为 113.3±18.170nm，PDI 为 0.146，DHA-N@M 的直径为 121.6±9.725nm，PDI 为 0.224，Zeta 电位值从 RCM 的 -29.7±5.92mV 变为 DHA-N@M 的 -33.6±1.27mV，表明细胞膜的正确取向得以保留。CryoTEM 观察到 RCM 呈典型膜状囊泡形态，DHA-N@M 呈球形但膜层有不连续性。FT-IR 光谱显示 DHA-N@M 在 3012cm-1处有 PUFA 吸收峰，证实 DHA-SNO 成功插入 RCM。SDS-PAGE 和 Western blot 分析表明 DHA-N@M 保留了巨噬细胞的特异性蛋白，且细胞膜纯度高。此外，DHA-N@M 在日常储存和模拟生理流体条件下稳定性良好。在 GSH 存在时，DHA-N@M 能释放 NO，且具有显著的 GSH 消耗能力，这一特性使其在雾化和 X 射线照射时可实现肿瘤特异性激活，减少对正常组织的脱靶毒性。
细胞摄取与体外抗癌活性
研究发现，基于细胞膜的纳米囊泡在 LLC 细胞中的摄取通过整合素 α4 介导得到增强，且能有效逃避巨噬细胞的吞噬。在体外放射治疗抑制活性研究中，6 Gy 的 X 射线单独照射可诱导 22.29±2.87% 的 LLC 细胞死亡，DHA@M 在 0.5μM - 50μM 时未增强该效果，100μM 时略有增加。而 DHA-N@M 在 50μM 及以上浓度可降低 LLC 细胞活力，与 X 射线联合使用时抑制效果更强，且比游离的 DHA-SNO 效果更好，表明 DHA-N@M 与放疗具有协同作用。细胞死亡途径研究表明，铁死亡抑制剂（Fer-1）能显著阻断 DHA-N@M + X 射线介导的细胞死亡，说明铁死亡在其中起主要作用。
氧化应激增强与氧化还原稳态破坏
在 LLC 细胞中进行的细胞学实验表明，DHA-N@M + X 射线处理导致细胞内 NO、ROS 和 ONOO-水平显著升高，增强了氧化应激。DHA-N@M 处理后，细胞内 GSH 水平显著下降，GPX4 活性大幅降低，破坏了氧化还原系统的平衡，有利于铁死亡的发生。同时，细胞内脂质过氧化物（LPO）及其终产物丙二醛（MDA）水平显著增加，表明铁死亡发生。线粒体膜电位（ΔΨm）测试和 Bio-TEM 观察发现，DHA-N@M + X 射线处理导致线粒体严重损伤。免疫荧光染色显示，DHA-N@M + X 射线处理组的 DNA 损伤程度远高于其他组，表明该处理通过促进 ROS/ONOO-生成、下调 GSH/GPX4 和补充 PUFA 诱导铁死亡，对 DNA 和线粒体造成严重损伤。
脂质代谢稳态紊乱
靶向脂质组学分析表明，DHA-N@M + X 射线处理显著改变了细胞内脂质组成和代谢。主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）显示，对照组和处理组的脂质代谢谱有明显分离。处理后，含有 PUFA 的脂质水平升高，包括 PE-PUFA、PC-PUFA 和 LP，而含有单不饱和脂肪酸（MUFA）和饱和脂肪酸（SFA）的脂质水平下降，表明脂质代谢稳态受到干扰，铁死亡得到放大。
RCM 经气管内给药的生物分布
评估发现，DHA-N@M 经雾化后粒径略有减小，结构完整性保持良好，适合作为肺部递送载体。生物分布实验表明，吸入的 RCM 在肺部的分布和保留优于脂质体，且能深入肿瘤内部，为肺癌治疗提供了有效途径。
体内抗肿瘤效果
体内实验显示，DHA-N@M 联合放疗在原位肺癌模型中显著抑制肿瘤生长，抑制率高达 93.91%。免疫荧光染色结果进一步证实，该联合治疗在肿瘤组织中诱导了铁死亡，导致了严重的 DNA 损伤。同时，初步评估显示 DHA-N@M 在体内具有良好的生物安全性，体重变化小，主要器官未观察到明显的组织病理学变化。
研究成功开发出吸入式仿生纳米反应器 DHA-N@M，为肺癌的铁死亡 - 放疗联合治疗提供了新策略。该纳米反应器通过吸入局部给药，利用巨噬细胞膜的肿瘤趋向性在肿瘤部位高效积累。在 X 射线照射下，DHA-N@M 引发一系列反应，包括消耗 GSH、生成 NO 和 ONOO-、氧化 PUFA，最终诱导铁死亡，显著抑制肿瘤生长。这一研究成果不仅为肺癌治疗带来了新的希望，也为后续相关研究提供了重要参考。然而，研究也指出，后续还需建立肺转移模型评估疗效、筛选最佳膜递送系统、探索与免疫疗法联合的效果以及进行长期安全性评估等，以进一步推动该治疗策略向临床应用迈进。
