鐵死亡新應(yīng)用：我國(guó)學(xué)者開(kāi)發(fā)基于鐵死亡的癌癥診斷和協(xié)同療法

子孫滿(mǎn)堂康復(fù)師 2022-11-26 發(fā)布于黑龍江

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來(lái)源：生物世界 2022-11-25 09:16

對(duì)于MRI，UF@PPDF通過(guò)動(dòng)態(tài)T2-T1成像切換能夠清晰地顯示組織的大小和致密度，實(shí)現(xiàn)了腫瘤的高分辨診斷。

作為地球上最豐富的元素之一，鐵是血紅蛋白和許多維持生命的不同酶中的主要功能元素。人體內(nèi)適量的鐵離子對(duì)健康有益。值得注意的是，鐵離子在細(xì)胞中的積累可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡，這是一種由鐵依賴(lài)性的活性氧（ROS）生成誘導(dǎo)的程序性細(xì)胞死亡，這種細(xì)胞死亡方式在2012年被定義為鐵死亡（Ferroptosis）。

最近，為了開(kāi)發(fā)新的癌癥療法，癌細(xì)胞的鐵死亡治療引起了越來(lái)越多的關(guān)注，并逐漸發(fā)展成為化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療（CDT）的主要模式。因此，各種鐵基納米材料已被開(kāi)發(fā)用于癌癥的治療和診斷，這不僅是因?yàn)殍F死亡作用、較好的生物相容性和低成本優(yōu)勢(shì)，還因?yàn)殍F基納米材料優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，如超順磁性性能。磁性的鐵基納米治療劑的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)磁共振成像（MRI）同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的精確診斷。

由于高組織穿透力和空間分辨率，磁共振成像（MRI）是使用最廣泛的成像診斷方法之一。然而，現(xiàn)有的磁性鐵基MRI造影劑主要實(shí)現(xiàn)橫向弛豫性（T2加權(quán)MRI）的單一成像效果，這對(duì)于低分辨的組織和腫瘤部位難以實(shí)現(xiàn)顯著的成像診斷。因此，開(kāi)發(fā)提高診斷效果的智能磁性鐵基MRI造影劑對(duì)腫瘤的準(zhǔn)確診斷具有重要意義。最近，動(dòng)態(tài)可切換的MRI造影劑，可以通過(guò)特定的TME激活從T2到T1或從T1到T2的可切換MR成像，正成為高分辨率MRI的研究熱點(diǎn)。

近日，中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所秦燕課題組和北京科技大學(xué)姜建壯教授、王天宇教授合作，在 Advanced Functional Materials 期刊發(fā)表了題為：Modulated ultrasmall γ-Fe2O3 nanocrystal assembles for switchable magnetic resonance imaging and photothermal-ferroptotic-chemical synergistic cancer therapy 的研究論文。

該研究開(kāi)展了癌癥的動(dòng)態(tài)MRI診斷和鐵死亡治療、光熱治療（PTT）和化療協(xié)同治療研究。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)節(jié)超小的γ-Fe2O3納米晶組裝體，開(kāi)發(fā)了多級(jí)的Fe2O3結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步結(jié)合靶向分子葉酸（FA）和化療藥物（Dox），得到多功能腫瘤診療納米藥物UNA-γ-Fe2O3@PAH/PAA@Dox@PEG-FA（UF@PPDF NPs）。UF@PPDF NPs的分級(jí)組裝結(jié)構(gòu)大大提高了鐵的利用效率，并實(shí)現(xiàn)了極高的近紅外二區(qū)（NIR-II）光熱轉(zhuǎn)換效率。對(duì)于MRI，UF@PPDF通過(guò)動(dòng)態(tài)T2-T1成像切換能夠清晰地顯示組織的大小和致密度，實(shí)現(xiàn)了腫瘤的高分辨診斷。

同時(shí)，UF@PPDFNPs在NIR-II照射下表現(xiàn)出高效的PTT效果，以及鐵離子和Dox的控制釋放，從而實(shí)現(xiàn)了鐵死亡治療，光熱治療（PTT）和化學(xué)治療相結(jié)合的三功能協(xié)同腫瘤治療。差異表達(dá)基因的RNA測(cè)序（RNA-Seq）分析也表明了這種療法在癌細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)中的多方面作用。細(xì)胞呼吸和電子傳輸被顯著上調(diào)，而表觀遺傳途徑，包括染色質(zhì)修飾和轉(zhuǎn)錄活性被嚴(yán)重下調(diào)，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。因此，UF@PPDF NPs為高效的深部腫瘤診療提供了新的可能性。

UF@PPDF NPs的合成、動(dòng)態(tài)可切換MRI診斷和鐵死亡-PTT-化學(xué)治療相結(jié)合的三功能協(xié)同腫瘤治療。

中科院生物物理所秦燕研究員、駱健俊研究員、北京科技大學(xué)姜建壯教授和王天宇教授為本文的共同通訊作者。北京科技大學(xué)博士研究生楊包產(chǎn)為本文第一作者。生物物理所薛蓉研究員和研究生毛偉為MRI測(cè)試提供了幫助；生物物理所駱健俊研究員和研究生張亦茗為RNA測(cè)序分析提供了幫助。生物物理所博士生趙遵嶺等也參與了該項(xiàng)研究。該研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金資助。生物物理所實(shí)驗(yàn)動(dòng)物平臺(tái)為該研究提供了重要的技術(shù)支持。

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