pH/GSH双重响应性共聚前药纳米粒实现肿瘤特异性化疗/铁死亡协同治疗

为解决肿瘤异质性、多药耐药性和脱靶毒性等化疗瓶颈问题，Xiaomei Zhao团队设计出pH/GSH双重响应的两亲性共聚前药P(DOXss-Fc)-PEG。该纳米粒通过酸性和高GSH环境触发DOX释放，同步耗竭GSH并引发Fenton反应，在HepG2细胞中实现化疗(IC50 9.11 μg/mL)与铁死亡的协同效应(CI=0.95)，为肿瘤靶向联合治疗提供新策略。

　　

传统化疗药物如阿霉素(Doxorubicin, DOX)虽广泛应用于肿瘤治疗，却面临三大困境：肿瘤微环境的异质性导致药物分布不均，癌细胞的多药耐药性(MDR)机制削弱药效，以及药物对正常组织的无差别攻击引发严重副作用。与此同时，铁死亡(Ferroptosis)这种新型细胞死亡方式的发现为肿瘤治疗开辟了新路径——它通过铁依赖的脂质过氧化破坏细胞膜，可绕过传统凋亡通路直接杀伤耐药肿瘤细胞。然而，如何精准触发肿瘤部位的铁死亡而不影响正常组织，仍是亟待解决的难题。

兰州大学Xiaomei Zhao和Peng Liu团队在《Bioconjugate Chemistry》发表的这项研究，巧妙地将化疗与铁死亡机制相结合。他们设计了一种能同时响应肿瘤微环境酸性pH和高浓度谷胱甘肽(GSH)的智能纳米药物P(DOXss-Fc)-PEG。这个纳米系统就像携带双重武器的"特洛伊木马"：外层聚乙二醇(PEG)提供隐形保护，内核则装载着通过二硫键(disulfide)连接的DOX二聚体(DOXss)和具有Fenton反应活性的二茂铁二甲酰肼(Ferrocene dicarbohydrazide, FcDH)。当纳米颗粒到达肿瘤部位时，酸性环境会瓦解其结构，高浓度GSH则切断二硫键释放DOX，同时消耗细胞内抗氧化物质GSH，释放的FcDH通过Fenton反应产生大量活性氧(ROS)，形成化疗与铁死亡的协同攻击。

研究团队主要采用三项关键技术：1) 通过聚缩合反应合成含63.9% DOX和17.2% FcDH的高载药量共聚物；2) 自组装制备95 nm球形纳米粒(P(DOXss-Fc)-PEG-NP)，并系统表征其pH/GSH响应性释药行为；3) 使用人肝癌HepG2细胞和正常肝L02细胞进行体外药效评估，计算联合指数(Combination Index, CI)。

纳米粒的制备与表征

通过核磁共振氢谱(¹H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)证实成功合成目标聚合物。动态光散射(DLS)显示纳米粒具有95.3±2.1 nm的均匀粒径和0.15±0.03的多分散指数(PDI)，透射电镜(TEM)观察到典型的球形核壳结构。在模拟生理环境(pH 7.4, 10 μM GSH)中，72小时药物累积释放率<15%，而在肿瘤微环境(pH 5.0, 10 mM GSH)中释放率高达82.3%，证实其环境响应特性。

体外抗肿瘤效果

流式细胞术显示纳米粒被HepG2细胞高效内吞，激光共聚焦显微镜观察到DOX在细胞核的显著聚集。MTT实验表明，相比游离DOX(IC₅₀=10.61 μg/mL)，纳米粒对HepG2的抑制作用更强(IC₅₀=9.11 μg/mL)，而对正常L02细胞的毒性降低40%。Western blot检测到铁死亡标志物GPX4蛋白表达下调，脂质过氧化产物MDA水平升高2.7倍，证实铁死亡途径被激活。

协同机制解析

通过Chou-Talalay模型计算得到CI=0.95，证实化疗与铁死亡具有协同效应。机制研究发现：1) FcDH持续消耗GSH(72小时耗尽率达89%)，打破细胞氧化还原平衡；2) 释放的Fe²⁺通过Fenton反应产生·OH，使细胞内ROS水平升高4.2倍；3) DOX干扰DNA复制的同时，进一步抑制GPX4表达，形成正向调控环路。

这项研究开创性地将环境响应型纳米技术与铁死亡机制相结合，其重要意义在于：1) 通过肿瘤微环境触发药物释放，提高靶向性；2) 利用GSH耗竭和Fenton反应实现化疗-铁死亡双通路协同，克服耐药性；3) 高达63.9%的载药量显著提升治疗效率。这种"一石三鸟"的策略为开发下一代肿瘤靶向药物提供了全新范式，尤其适用于治疗肝癌等具有高GSH特征的恶性肿瘤。