通过调控胆固醇代谢增强铁死亡的白蛋白纳米粒共载双药用于癌症治疗

《ACS Nano》:Albumin Nanoparticles Co-Loaded with Dual Drugs for Enhanced Ferroptosis-Based Cancer Therapy through Modulating Cholesterol Metabolism

【字体: 时间:2026年01月03日 来源:ACS Nano 16

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  本文开发了共载阿伐麦布(Ava)与金诺芬(Aur)的人血清白蛋白纳米粒(HSA@Aur&Ava),通过抑制胆固醇酰基转移酶1(SOAT1)破坏脂筏结构,协同硫氧还蛋白还原酶抑制剂Aur诱导的铁死亡过程。该纳米粒可显著提升脂质过氧化物积累,引发免疫原性细胞死亡(ICD),并促进树突状细胞(DCs)成熟与CD8+T细胞浸润,在4T1荷瘤模型中展现出显著抑瘤效果及长效免疫记忆功能,为基于胆固醇代谢调控的肿瘤 chemoimmunotherapy 提供了新策略。

  
合成、表征与体外细胞毒性
通过一锅法成功构建了共载Aur与Ava的人血清白蛋白纳米粒(HSA@Aur&Ava)。透射电镜显示纳米粒尺寸均匀(50-100 nm),傅里叶变换红外光谱证实药物成功包载。纳米粒在酸性环境中呈现pH响应性释药特性,动态光散射显示其流体动力学直径约为350 nm。体外细胞实验表明,双药纳米粒对4T1肿瘤细胞具有显著协同杀伤作用(IC50=19.81 μg mL–1),且对正常L929细胞毒性较低。流式细胞术检测显示HSA@Aur&Ava处理组细胞凋亡率高达70.6%。
体外铁死亡诱导机制
通过铁死亡抑制剂Ferrostatin-1(Fer-1)验证发现,纳米粒的细胞毒性可被显著逆转,表明铁死亡为主要细胞死亡方式。纳米粒处理导致细胞内谷胱甘肽(GSH)和半胱氨酸(Cys)水平显著下降,谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)表达降低,活性氧(ROS)和脂质过氧化物积累增加。JC-1染色与生物透射电镜显示线粒体膜电位崩溃、嵴结构破坏,C11-Bodipy染色进一步证实脂质过氧化水平升高。
体外免疫原性细胞死亡与胆固醇代谢重编程
HSA@Aur&Ava处理促进ATP和高迁移率族蛋白B1(HMGB1)释放,并增强钙网蛋白(CRT)在细胞膜表面的暴露,表明免疫原性细胞死亡(ICD)被激活。胆固醇代谢分析显示,Ava通过抑制SOAT1降低胆固醇酯水平,增加游离胆固醇,激活肝X受体α(LXRα)及其下游胆固醇外排蛋白ABCA1的表达。FITC-霍乱毒素B(CTB)染色显示脂筏标志物GM1减少,证实脂筏结构被破坏。划痕实验表明纳米粒可有效抑制肿瘤细胞迁移。
转录组学分析
RNA测序发现HSA@Aur&Ava处理组共有6503个差异表达基因,KEGG富集分析显示铁死亡、MAPK、TNF及T细胞受体信号通路显著激活。GO分析表明基因功能集中于凋亡、代谢、免疫应答及氧化应激反应,从分子层面证实纳米粒通过代谢-免疫交叉调控增强抗肿瘤效果。
体内生物分布与抗肿瘤疗效
纳米粒在肿瘤部位富集峰值出现在注射后6小时,且具有良好血液相容性。在4T1荷瘤小鼠模型中,HSA@Aur&Ava治疗组肿瘤生长显著抑制,肿瘤组织内GPX4与SOAT1表达下降,ABCA1表达上升。H&E染色显示肿瘤细胞广泛坏死,主要器官未发现明显损伤。免疫荧光显示肿瘤内CD8+T细胞浸润显著增加。
体内抗肿瘤免疫与免疫记忆形成
流式细胞术分析表明,纳米粒处理组淋巴结中成熟DCs(CD80+CD86+)比例上升,肿瘤内CD8+T细胞及其分泌的TNF-α与IFN-γ水平显著提高,记忆T细胞(CD62LCD44+)数量增加。肿瘤再攻击实验中,预处理小鼠的二次肿瘤生长被明显抑制,证明纳米粒可诱导长效抗肿瘤免疫记忆。
结论
HSA@Aur&Ava纳米粒通过破坏胆固醇代谢稳态增强铁死亡效应,并激活系统性抗肿瘤免疫,为基于代谢调控的肿瘤联合治疗提供了新思路。
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