硼酸盐修饰的藻酸盐碳纳米凝胶通过细胞骨架破坏和PI3K/Akt通路抑制靶向治疗三阴性乳腺癌转移

针对三阴性乳腺癌（TNBC）转移缺乏有效靶向治疗的难题，研究人员开发了硼酸盐修饰的藻酸盐碳纳米凝胶（Bor/Alg-CNGs）。该材料通过破坏F-actin细胞骨架、诱导ROS介导的S期阻滞及抑制PI3K/Akt通路，显著降低TNBC细胞迁移和侵袭能力，并在小鼠模型中减少85%以上肺转移结节，为开发新型抗转移制剂提供了突破性策略。

　　

研究背景与意义
三阴性乳腺癌（TNBC）因缺乏雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和人表皮生长因子受体2（HER2）表达，成为乳腺癌中最具侵袭性且治疗手段有限的亚型，其5年生存率仅8-16%。转移是TNBC患者死亡的主因，而现有疗法对抑制转移效果有限。肿瘤细胞迁移依赖细胞骨架动态重构，尤其是Arp2/3复合物调控的F-actin结构，但直接靶向这些机制可能影响正常细胞功能。碳纳米材料虽在药物递送中广泛应用，但其固有抗肿瘤活性未被充分挖掘。

研究设计与技术方法
台湾国家海洋大学等机构的研究人员通过一步温和热解法合成硼酸盐修饰的藻酸盐碳纳米凝胶（Bor/Alg-CNGs），并系统评估其抗TNBC转移效果。关键技术包括：1）不同比例硼酸/藻酸盐混合物的梯度热解（150-300°C）；2）透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征纳米结构；3）体外迁移/侵袭实验（Transwell）和F-actin免疫荧光染色；4）转录组与蛋白质组学分析PI3K/Akt通路变化；5）4T1细胞诱导的TNBC小鼠模型验证肺转移抑制效果。

研究结果
1. 纳米凝胶结构与靶向性
Bor₅
/Alg-240-CNGs（硼酸与藻酸盐质量比1:5，240°C热解）呈现直径20-50 nm的球形结构，表面富含硼酸酯键和酚羟基。其通过结合TNBC细胞表面唾液酸实现特异性摄取，对4T1和MDA-MB-231细胞的半数抑制浓度（IC₅₀
）分别为45 μg/mL和52 μg/mL，而对正常乳腺细胞MCF10A的毒性显著更低（IC₅₀

200 μg/mL）。

2. 细胞骨架破坏与迁移抑制
纳米凝胶处理导致TNBC细胞F-actin纤维解聚， lamellipodia和filopodia结构消失。Transwell实验显示，50 μg/mL Bor/Alg-CNGs使4T1细胞迁移和侵袭分别降低78%和83%，且Arp2/3复合体关键亚基（ARPC2和ARPC4）表达下调60%以上。

3. ROS应激与细胞周期阻滞
RNA-seq揭示纳米凝胶诱导活性氧（ROS）爆发，激活DNA损伤响应通路。流式细胞术显示S期细胞比例从28%增至65%，伴随周期蛋白E2和CDK2表达下降。

4. 体内抗转移效果
小鼠尾静脉注射4T1细胞后，每周两次静脉注射Bor/Alg-CNGs（5 mg/kg）使肺转移结节减少86%，且主要脏器未见明显毒性。蛋白质组学证实肺组织中PI3K/Akt通路相关蛋白（如p-Akt Ser⁴⁷³
）表达量降低70%。

结论与展望
Bor/Alg-CNGs通过多机制协同作用——包括靶向摄取、F-actin破坏、ROS介导的S期阻滞及PI3K/Akt通路抑制——实现高效低毒的TNBC转移抑制。相比传统碳材料，其硼酸修饰赋予特异性靶向能力，而藻酸盐碳骨架提供生物相容性。该研究为开发非药物依赖型抗转移制剂提供了新思路，未来需进一步优化给药方案并探索临床转化潜力。