氟化细胞穿透性聚二硫化物（FX-CPD-n）通过硫醇介导途径递送siGPX4诱导乳腺癌铁死亡的研究

本研究针对siRNA递送中存在的内体滞留、血清稳定性差及细胞毒性等问题，开发了氟化细胞穿透性聚二硫化物（FX-CPD-n）递送系统。通过优化氟化度，显著提升了siRNA结合能力、细胞摄取效率和血清耐受性，并证实其通过硫醇介导途径递送siGPX4（靶向谷胱甘肽过氧化物酶4），协同消耗GSH（谷胱甘肽）诱导乳腺癌铁死亡（ferroptosis），为癌症基因治疗提供了新策略。

　　

研究背景与意义
小干扰RNA（siRNA）因其可靶向“不可成药”基因的独特优势，成为癌症治疗的新希望。然而，siRNA的临床应用面临多重挑战：核酸酶降解、免疫原性、细胞膜穿透障碍，以及内体/溶酶体滞留导致的胞质递送效率低下。传统递送载体依赖质子海绵效应或融合肽促进内体逃逸，但易引发细胞毒性和炎症反应。近年来，细胞穿透性聚二硫化物（cell-penetrating poly(disulfide)s, CPDs）因其硫醇介导的细胞膜直接穿透机制（thiol-mediated uptake）和GSH响应性释放特性崭露头角。然而，CPDs仍需高正电荷维持siRNA复合物稳定性，导致细胞毒性，且血清蛋白吸附会破坏复合物功能。如何平衡递送效率与生物相容性，成为亟待解决的难题。

研究设计与方法
西南交通大学的研究团队受氟碳链肽类载体（fluorocarbon-chain peptides）的启发，设计了一系列氟化CPDs（F_X-CPD-n），通过氟亲效应（fluorophilic effect）增强siRNA结合与血清耐受性。研究采用以下关键技术：

1. 可控聚合合成：以硫醇化聚乙二醇（PEG-SH）为引发剂，通过二硫交换聚合合成不同氟化度的CPDs；
2. 体外功能验证：评估siRNA结合能力（凝胶阻滞实验）、细胞摄取效率（共聚焦显微镜）及基因沉默效果（qPCR/WB）；
3. 机制解析：通过硫醇抑制剂（如DTNB）验证摄取途径，并分析GSH消耗对铁死亡的促进作用；
4. 体内外抗肿瘤实验：使用乳腺癌模型验证F_L-CPD-30/siGPX4的疗效。

研究结果

1. 氟化CPDs的优化与特性

   • 适度氟化（如F_L-CPD-30）显著提升siRNA结合力与细胞摄取效率，而过度氟化会抑制结合并增加毒性；
   • 氟化CPDs在血清中保持稳定，且仍以硫醇介导途径（占比>70%）为主进入细胞。

2. siGPX4递送与铁死亡诱导

   • F_L-CPD-30高效沉默GPX4（mRNA和蛋白水平），同时通过二硫骨架消耗GSH，协同触发脂质过氧化（ferroptosis标志）；
   • 体外实验显示，F_L-CPD-30/siGPX4的抗癌活性显著优于未氟化CPDs和商业化试剂Lipo8000?；
   • 小鼠模型中，该系统显著抑制肿瘤生长，且未引发明显毒性。

结论与意义
本研究首次将氟化策略与CPDs的硫醇介导特性结合，解决了siRNA递送中的血清稳定性与毒性瓶颈。F_L-CPD-30通过双重机制（GPX4沉默+GSH消耗）强化铁死亡，为乳腺癌治疗提供了新思路。其创新性体现在：

1. 氟化工程：通过疏水/亲脂相分离（phase separation）优化载体性能，拓展了氟化聚合物在基因递送中的应用；
2. 协同治疗：将siRNA基因沉默与氧化还原调控（redox dysregulation）结合，放大了铁死亡效应；
3. 临床潜力：该平台可适配其他siRNA靶点，推动基于铁死亡的广谱抗癌疗法发展。

论文发表于《Acta Biomaterialia》，为CPDs的临床转化奠定了重要基础。