一种能够自主调控钙离子过载，并通过声动力/化学动力作用增强铁死亡效应的纳米反应器，用于口腔鳞状细胞癌的治疗

《Journal of Nanobiotechnology》：A self-sufficient nanoreactor orchestrating calcium overload and sonodynamic/chemodynamic-amplified ferroptosis for oral squamous cell carcinoma therapy

　　

摘要

由于具有多种生物活性，源自细菌的成分在癌症治疗中展现出巨大潜力。我们此前研究发现，富含天然μ-氧代双铁素([Fe(III)PPIX]₂O)的牙龈卟啉单胞菌细胞壁（PgCW）能够有效促进声动力疗法（SDT）和化学动力疗法（CDT）的作用。最近，我们又发现了PgCW引发铁死亡的内在潜力。然而，其治疗效果会受到缺氧肿瘤微环境以及催化反应所需的内源性过氧化氢（H₂O₂）不足的限制。为此，我们设计了一种自给式纳米反应器（DCP），先将过氧化钙（CaO₂）沉积在树状大孔介孔二氧化硅纳米颗粒（DLMSNs）中，再通过静电作用吸附PgCW。在超声作用下，DCP结合SDT和CDT效应，并持续消耗谷胱甘肽（GSH），从而触发铁死亡。在酸性的肿瘤微环境中，CaO₂的分解会产生氧气，增强PgCW介导的SDT效果；同时提供H₂O₂用于类似芬顿反应的CDT过程；还会释放钙离子，导致钙超载。来自CaO₂辅助的SDT和CDT的大量活性氧物种，再加上谷胱甘肽的耗尽，会进一步加剧铁死亡，引发严重的脂质过氧化（LPO）和细胞膜破裂，进而释放损伤相关分子模式（DAMPs），促使原发肿瘤消退。此外，细胞内钙超载还会协同促进这种由铁死亡引发的免疫原性细胞死亡（ICD），再加上PgCW的先天佐剂作用，可激活强烈的全身免疫反应，抑制远处肿瘤的生长。总之，这种纳米反应器通过自给式的底物供应克服了肿瘤微环境的限制，同时将钙超载与增强的铁死亡效应相结合，有效抑制了口腔鳞状细胞癌（OSCC）的生长和转移。这些研究结果为精准癌症免疫疗法提供了新的策略。

图形摘要

由于具有多种生物活性，源自细菌的成分在癌症治疗中展现出巨大潜力。我们此前研究发现，富含天然μ-氧代双铁素([Fe(III)PPIX]₂O)的牙龈卟啉单胞菌细胞壁（PgCW）能够有效促进声动力疗法（SDT）和化学动力疗法（CDT）的作用。最近，我们又发现了PgCW引发铁死亡的内在潜力。然而，其治疗效果会受到缺氧肿瘤微环境以及催化反应所需的内源性过氧化氢（H₂O₂）不足的限制。为此，我们设计了一种自给式纳米反应器（DCP），先将过氧化钙（CaO₂）沉积在树状大孔介孔二氧化硅纳米颗粒（DLMSNs）中，再通过静电作用吸附PgCW。在超声作用下，DCP结合SDT和CDT效应，并持续消耗谷胱甘肽（GSH），从而触发铁死亡。在酸性的肿瘤微环境中，CaO₂的分解会产生氧气，增强PgCW介导的SDT效果；同时提供H₂O₂用于类似芬顿反应的CDT过程；还会释放钙离子，导致钙超载。来自CaO₂辅助的SDT和CDT的大量活性氧物种，再加上谷胱甘肽的耗尽，会进一步加剧铁死亡，引发严重的脂质过氧化（LPO）和细胞膜破裂，进而释放损伤相关分子模式（DAMPs），促使原发肿瘤消退。此外，细胞内钙超载还会协同促进这种由铁死亡引发的免疫原性细胞死亡（ICD），再加上PgCW的先天佐剂作用，可激活强烈的全身免疫反应，抑制远处肿瘤的生长。总之，这种纳米反应器通过自给式的底物供应克服了肿瘤微环境的限制，同时将钙超载与增强的铁死亡效应相结合，有效抑制了口腔鳞状细胞癌（OSCC）的生长和转移。这些研究结果为精准癌症免疫疗法提供了新的策略。

图形摘要