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综述:铁死亡与纳米材料交叉应用为乳腺癌治疗带来新机遇
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月23日 来源:Cell Biology and Toxicology 5.3
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这篇综述创新性地探讨了铁死亡(ferroptosis)与纳米材料在乳腺癌(BC)治疗中的协同效应。文章系统阐述了通过纳米载体调控GPX4/SLC7A11/ACSL4等关键靶点,重塑肿瘤微环境(TME),并结合化疗/放疗/免疫治疗等策略实现三重协同:增强药物靶向性、克服耐药性、激活免疫原性细胞死亡(ICD)。特别针对三阴性乳腺癌(TNBC)的治疗困境提出了突破性解决方案。
铁死亡与纳米技术的革命性联姻
铁死亡作为一种铁依赖性的程序性细胞死亡方式,近年来在肿瘤治疗领域崭露头角。当这种独特的细胞死亡机制遇上纳米技术,为乳腺癌治疗开辟了全新路径。
铁死亡的核心机制
铁死亡的执行主要依赖三大核心机制:铁代谢紊乱、氧化还原失衡和脂质过氧化(LPO)积累。在乳腺癌细胞中,转铁蛋白介导的Fe3+内吞后,经STEAP3还原为Fe2+,通过Fenton反应产生羟基自由基(•OH)。这些活性氧会攻击细胞膜上的多不饱和脂肪酸(PUFAs),在ACSL4和LPCAT3酶的作用下形成易氧化的磷脂,最终导致致命的脂质过氧化链式反应。

纳米材料的精准调控
纳米载体在铁死亡诱导中展现出独特优势。例如FeOOH/siPROM2@HA纳米系统能实现三重打击:释放铁离子、抑制铁外流(通过siPROMININ2)和消耗谷胱甘肽(GSH)。而FPBC@SN纳米颗粒则通过搭载索拉非尼(SRF),激活NCOA4介导的铁蛋白自噬(ferritinophagy),同时抑制GSH-GPX4通路。
肿瘤微环境重塑策略
肿瘤微环境(TME)的复杂性常导致治疗抵抗。锰基纳米酶Mn(III)-SS NEs创新性地通过三重响应实现TME重塑:消耗GSH、产生活性氧(ROS)、并通过激活cGAS-STING通路促进CD8+T细胞分泌IFN-γ,进而抑制SLC7A11表达。这种免疫-铁死亡的正反馈循环显著抑制了乳腺癌原发灶生长和远端转移。

多模态协同治疗
纳米平台为联合治疗提供了理想载体:
• 化疗协同:MoS2/Fe@CPT-11-PEG-iRGD同时释放化疗药物CPT-11和Fe2+,通过增加H2O2和Fenton反应增强疗效
• 放疗增敏:AGuIX纳米颗粒通过促进NRF2泛素化降解,削弱癌细胞对铁死亡的防御能力
• 免疫激活:BNP@R纳米颗粒通过光动力疗法(PDT)促进T细胞浸润,与PD-L1抑制剂联用显著提升疗效
创新纳米载体设计
各类纳米载体各显神通:
• 仿生载体:血红蛋白(Hb)基纳米粒兼具氧载能力和铁死亡诱导功能
• 无机材料:上转换纳米颗粒(UCNPs)将近红外光转化为紫外光,激活顺铂并促进Fe3+转化
• 有机载体:pH响应的聚合物纳米粒FPBC@SN采用苯并咪唑-环糊精"开关"实现精准释药
• 无载体系统:ASP纳米粒通过π-π堆积自主装,避免载体毒性

临床转化挑战与展望
尽管前景广阔,铁死亡纳米药物仍面临稳定性、长期生物相容性等挑战。目前仅有碳纳米颗粒-铁复合物(CNSI-Fe)进入临床试验。未来发展方向包括:
• 利用类器官模型提高临床预测性
• 开发智能响应型多靶点纳米系统
• 探索线粒体-内质网等细胞器互作网络
• 结合人工智能优化纳米载体设计
这种融合了纳米技术、铁死亡生物学和精准医疗的创新策略,正在重新定义乳腺癌治疗范式,特别是为三阴性乳腺癌这类难治亚型带来了新的曙光。
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