冷凍微針負(fù)載納米金工程細(xì)菌藥物用于實(shí)現(xiàn)腫瘤光學(xué)生物治療策略
癌癥是嚴(yán)重威脅人類健康和生命的主要疾病之一,每年有數(shù)百萬患者死于癌癥。乳酸,作為癌細(xì)胞糖酵解的主要代謝物,是導(dǎo)致弱酸性免疫抑制腫瘤微環(huán)境的主要原因之一,其與增加癌癥轉(zhuǎn)移、腫瘤復(fù)發(fā)以及治療效果差等密切相關(guān)。因此,乳酸靶向治療已成為抑制腫瘤進(jìn)展的有效方法。目前,靶向乳酸治療策略包括抑制乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)、消耗腫瘤微環(huán)境中的乳酸以及抑制乳酸生成。盡管這些治療策略有效,但不良的藥代動(dòng)力學(xué)條件可能導(dǎo)致治療結(jié)果不理想或藥物脫靶效應(yīng),例如,小分子抑制劑、核酸或化學(xué)藥物等生物利用度低或藥物特異性差等問題。因此,開發(fā)一種良好的生物相容性和高度特異性的乳酸靶向治療策略至關(guān)重要。在自然界中,一些細(xì)菌憑借其天然的生物活性行為和生理特性可完成消耗乳酸的任務(wù)。其中,深紅紅螺菌(Rhodospirillum rubrum)是一種典型的厭氧光合細(xì)菌,具有P870光系統(tǒng),可消耗小有機(jī)酸作為電子供體。在光照下,深紅紅螺菌能夠有效消耗乳酸,并通過自身的代謝產(chǎn)生治療性氣體—?dú)錃?,因此,同時(shí)具備消耗乳酸產(chǎn)生氫氣性能的深紅紅螺菌有望用于靶向腫瘤微環(huán)境乳酸的消耗。
近日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院(以下簡稱“深圳先進(jìn)院”)醫(yī)藥所蔡林濤團(tuán)隊(duì)與合成所王博團(tuán)隊(duì)合作,在利用天然細(xì)菌靶向腫瘤微環(huán)境乳酸消耗實(shí)現(xiàn)腫瘤光學(xué)生物療法有效抑制腫瘤的生長取得新的進(jìn)展,在KeAi Publishing旗下知名刊物Bioactive Materials(IF=18.9)上發(fā)表了題為“Cryomicroneedle Delivery of Nanogold-Engineered Rhodospirillum rubrum for Photochemical Transformation and Tumor Optical Biotherapy”的研究成果。該工作利用梯度凍存的方法制備了負(fù)載納米金工程化深紅紅螺菌(R.r-Au)的冷凍微針治療貼片(CryoMNs-R.r-Au),基于冷凍微針技術(shù)實(shí)現(xiàn)活性細(xì)菌藥物在腫瘤部位的高效遞送,成功克服了傳統(tǒng)給藥方法生物利用度低及安全性差等缺陷,在激光照射下,納米金工程化深紅紅螺菌有效利用腫瘤微環(huán)境的乳酸作為電子供體實(shí)現(xiàn)乳酸消耗同時(shí)產(chǎn)生氫氣,二者實(shí)現(xiàn)協(xié)同抗腫瘤治療有效抑制腫瘤的生長,提出了一種基于活性細(xì)菌藥物利用腫瘤代謝物作為有效物質(zhì),并通過自身代謝產(chǎn)生有效治療性氣體實(shí)現(xiàn)光學(xué)生物治療的全新抗腫瘤策略。

論文連接:https://authors.elsevier.com/sd/article/S2452-199X(24)00123-3
該研究報(bào)道了基于冷凍微針技術(shù)與耗竭乳酸產(chǎn)生氫氣的納米金工程化深紅紅螺菌(R.r-Au)結(jié)合構(gòu)建的冷凍微針治療貼片(CryoMNs-R.r-Au),冷凍微針技術(shù)以微創(chuàng)方式將活性細(xì)菌藥物控制并精確地輸送到腫瘤部位,并且在低溫凍存14天后,R.r-Au在CryoMNs中的存活率可保持在90%以上,且CryoMNs貼片在應(yīng)用后迅速溶解釋放藥物,不產(chǎn)生額外副產(chǎn)物。這對于活性細(xì)菌藥物的遞送提供了一種簡便、安全、高效和微創(chuàng)的策略。此外,在激光照射下,R.r-Au表面的金納米顆粒在能夠有效的實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換效應(yīng),通過有效的電子傳遞,提升細(xì)菌體內(nèi)電子傳遞鏈的活性,從而增強(qiáng)活性細(xì)菌本身固有消耗乳酸產(chǎn)生氫氣的性能,通過重塑弱酸性腫瘤免疫抑制微環(huán)境,激活抗腫瘤免疫,實(shí)現(xiàn)高效的抗腫瘤治療。本研究為納米工程化細(xì)菌將腫瘤代謝物轉(zhuǎn)化為抗腫瘤有效物質(zhì)實(shí)現(xiàn)腫瘤光學(xué)生物治療開辟了新的途徑。
深圳先進(jìn)院蔡林濤研究員、王博副研究員,深圳第三人民醫(yī)院鄭明彬教授為該論文的通訊作者,廣東醫(yī)科大學(xué)碩士生石清霞、尹婷副教授以及深圳先進(jìn)院助理研究員曾翠平為論文的共同第一作者。該研究得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃、廣東省自然科學(xué)基金、廣東省高校特色創(chuàng)新項(xiàng)目、深圳市醫(yī)學(xué)研究基金項(xiàng)目、深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目等項(xiàng)目的大力支持和幫助。

基于“冷凍微針負(fù)載納米金工程細(xì)菌藥物用于實(shí)現(xiàn)腫瘤光學(xué)生物治療策略”示意圖
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