阿仑膦酸功能化ZIF-8纳米平台靶向递送SHH siRNA和多西他赛治疗前列腺癌骨转移的研究

为解决前列腺癌骨转移治疗中药物靶向性差和SHH信号通路激活导致的治疗抵抗问题，研究人员开发了阿仑膦酸(ALN)修饰的ZIF-8纳米颗粒，共载SHH siRNA和多西他赛(DTXL)。该研究证实该纳米系统能特异性靶向骨转移灶，通过抑制SHH信号通路和化疗协同作用显著抑制肿瘤生长，为前列腺癌骨转移提供了新型治疗策略。

　　

前列腺癌是全球男性最常见的恶性肿瘤之一，尤其令人担忧的是，超过80%的晚期患者会发生骨转移，导致剧烈疼痛、病理性骨折等严重并发症。目前临床一线药物多西他赛(DTXL)虽能延长生存期，但易产生耐药性且缺乏骨靶向性。更棘手的是，肿瘤微环境中的Sonic hedgehog(SHH)信号通路会激活成骨细胞和破骨细胞，形成"恶性循环"加速骨转移进程。传统小分子SHH抑制剂存在生物利用度低、靶向性差等问题，而siRNA虽能精准沉默靶基因却面临递送难题。这些瓶颈严重制约了前列腺癌骨转移的治疗效果。

济宁市第一人民医院的研究团队创新性地将金属有机框架(MOF)材料ZIF-8与脂质纳米技术相结合，构建了具有骨靶向功能的纳米递送系统。该研究通过将SHH siRNA装载于ZIF-8核心，DTXL嵌入外层脂质双分子层，并采用阿仑膦酸修饰的DOPE-PEG实现主动靶向，成功开发出能同时沉默SHH基因和递送化疗药物的多功能纳米平台。相关成果发表在《Pathology - Research and Practice》上，为前列腺癌骨转移的精准治疗提供了新思路。

研究采用的主要技术包括：ZIF-8纳米颗粒的一锅法制备、DOPE-PEG-ALN共聚物合成、体外共培养模型（PC-3前列腺癌细胞与MC3T3-E1成骨细胞/RAW264.7破骨前体细胞）、小动物活体成像评估骨靶向性、以及TRAP染色等多种分子生物学检测方法。

3.1 纳米颗粒表征
通过TEM和SEM证实成功制备了200-300 nm的立方体结构纳米颗粒，XRD显示特征峰与ZIF-8标准图谱一致。FTIR检测到1597.94 cm^-1处ALN与PEG的C-N伸缩振动峰，证实修饰成功。该体系中药物的包封率分别为DTXL 8.7%、siRNA 13.7%，且具有pH响应性缓释特性。

3.3 细胞活力检测
CCK-8实验显示，(siRNA+DTXL)@ZIF-8-ALN处理72小时后对PC-3细胞的抑制率显著高于游离药物组。Calcein-AM/PI双染显示纳米组诱导更多细胞凋亡，克隆形成实验证实其长效抑瘤效果可持续14天。

3.5 凋亡与周期分析
流式细胞术显示纳米组使细胞凋亡率升至83.77%（游离药物组仅18%），并将G2/M期阻滞比例提高至80.42%。ROS检测表明ZIF-8纳米结构可能通过增强氧化应激强化治疗效果。

3.6 破骨细胞成熟与旁分泌效应
共培养实验揭示PC-3细胞通过旁分泌激活MC3T3-E1细胞的SHH信号（Ptch1、Gli1等基因上调），进而促进破骨分化。纳米处理组能显著抑制这一过程，TRAP染色显示成熟破骨细胞数量减少75%。

3.7 骨转移模型
活体成像证实ALN修饰使纳米颗粒在骨转移灶的富集量提高3.2倍。治疗17天后，纳米组基本阻断了骨质破坏，TUNEL染色显示肿瘤细胞凋亡率较对照组提高8倍。

这项研究创新性地将MOF材料与靶向递送技术相结合，解决了前列腺癌骨转移治疗中药物分布差和SHH通路激活两大关键难题。通过ALN介导的骨靶向和ZIF-8的pH响应释放特性，实现了siRNA与化疗药物的协同递送。特别值得注意的是，该纳米系统不仅能直接杀伤肿瘤细胞，还可通过调控SHH信号重塑骨微环境，打破"肿瘤-成骨细胞-破骨细胞"的恶性循环。虽然目前采用的PC-3细胞模型未能完全模拟临床前列腺癌的组织学特征（如筛状结构和导管内癌），但该研究为开发针对骨转移的纳米药物提供了重要范式。未来通过采用患者来源异种移植(PDX)模型等更接近临床的体系，有望加速这一技术的转化应用。