近年来，铜死亡作为一种不依赖凋亡机制而依赖线粒体呼吸的新型细胞死亡方式，已成为癌症治疗的 promising 策略[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]。其核心机制涉及铜离子直接结合三羧酸循环（TCA循环）中的脂酰化蛋白，导致代谢性蛋白毒性应激及随后的细胞死亡[8], [9], [10], [11], [12]。因此，提高线粒体内铜离子浓度是触发铜死亡的可行途径[13], [14]。近期研究进一步表明，能够调节细胞内铜稳态的刺激响应性纳米平台可有效增强铜死亡并提高抗肿瘤疗效[15]。然而，普遍存在的瓦博格效应驱动肿瘤细胞优先选择糖酵解而非线粒体氧化磷酸化（OXPHOS），使其天然对铜死亡具有抵抗力，严重削弱了相关疗法的效果[16], [17], [18], [19]。
越来越多的证据表明，p53可通过调节代谢途径促进铜死亡并抑制肿瘤生长[20], [21], [22]。具体而言，p53激活的环状FRMD4A/丙酮酸激酶M2（PKM2）轴阻断糖酵解，迫使肿瘤细胞依赖代偿性谷氨酰胺回补作用以维持TCA循环[23], [24], [25], [26]。与此同时，p53抑制PDK2并上调SCO2，分别直接为TCA循环和线粒体氧化磷酸化供能，从而显著增强癌细胞对铜死亡的敏感性[27], [28]。然而，E3泛素连接酶MDM2持续靶向p53进行泛素-蛋白酶体降解，使p53维持在较低的稳态水平，严重限制了其代谢调控潜能[29], [30]。尽管过去二十年间已开发了多种小分子MDM2抑制剂，但其临床疗效仍然有限[31], [32]。
细菌毒素蛋白蓝铜蛋白在肿瘤学中引起了广泛关注[33], [34], [35], [36]。研究表明，蓝铜蛋白，尤其是通过其p28结构域，特异性结合p53的DNA结合结构域。这种结合产生空间位阻，阻断MDM2-p53相互作用，显著延长p53的半衰期并增加其核内积累，且不损害其转录活性[36], [37], [38]。生物医学研究表明，蓝铜蛋白通过激活p53通路对多种癌细胞表现出显著的抗肿瘤活性，进一步触发caspase通路激活，导致细胞凋亡。例如，大肠杆菌尼斯尔1917已被改造为通过分泌蓝铜蛋白特异性靶向并抑制B16F10黑色素瘤和4T1乳腺癌[39], [40]。此外，纳米技术为蓝铜蛋白的稳定递送和防止其在循环中降解提供了 promising 解决方案[41], [42], [43]。在这方面，铜基金属-有机框架（MOFs）已成为理想的纳米载体[44], [45], [46]。MOFs具有高载药能力和微环境响应性降解特性，可精确递送并位点特异性释放铜(I)和蓝铜蛋白。
本研究通过将蓝铜蛋白整合入CuTz-1，设计了一种响应性铜基MOF（CuTz-1@Azurin）。该系统通过蓝铜蛋白介导的代谢重编程使乳腺癌对铜死亡增敏。在肿瘤特异性蓄积后，肿瘤微环境（TME）中高水平的谷胱甘肽（GSH）和过氧化氢（H2O2）触发蓝铜蛋白和铜(I)的释放。关键在于，蓝铜蛋白通过拦截MDM2介导的降解来稳定p53蛋白。升高的p53随后抑制PKM2活性，抑制糖酵解，同时重启TCA循环和线粒体氧化磷酸化。这种从糖酵解向线粒体呼吸的整体转变增强了肿瘤细胞对铜(I)的敏感性，最终触发毒性脂酰化DLAT聚集体的形成和强烈的铜死亡。除代谢增敏外，该系统整合了p53介导的细胞凋亡和ROS驱动的氧化应激以实现联合治疗效果，而铜(I)/铜(II)的转化则实现了实时MRI监测（方案1）。体内研究表明，CuTz-1@Azurin处理可有效抑制肿瘤生长。转录组学分析被用于评估CuTz-1@Azurin诱导的肿瘤基因组变化，并进一步表征铜死亡和细胞凋亡的共同参与。我们的研究结果表明，这种代谢驱动的增敏策略有效克服了癌细胞对铜死亡的天然抵抗，为联合治疗癌症提供了 promising 的策略。
