高效低毒的肿瘤干细胞抑制剂——含钆金属富勒醇

ncomms6988-f10

癌症已经成为危害人类健康的头号杀手。全世界因癌症死亡人口逐年剧增,我国癌症死亡率更居全球前列。传统肿瘤治疗策略基于对普通癌细胞毒性作用的化学疗法,近年来的研究表明,肿瘤干细胞是导致癌症复发、转移及放化疗耐药的根源,从而为癌症的诊断和治疗提供了突破性进展。为了更有效地治疗癌症,必须寻找能有效靶向与杀伤肿瘤干细胞的新途径与新药物。纳米技术作为跨学科领域的新兴前沿领域,为肿瘤干细胞治疗提供了具有独特物理化学性质和生物功能的材料以及工具。纳米技术在肿瘤干细胞分离与识别、特异性药物靶向运输、有效解决多药耐药性以及智能化诊疗一体等方面均取得了重要进展。而纳米药物的研发,为肿瘤干细胞的研究与治疗提供了全新思路。

早在2004年,赵宇亮课题组在研究金属富勒醇(Gd@C82(OH)22)可能作为体内核磁共振(MRI)造影剂中发现,该金属富勒醇可以在动物体内高效抑制肿瘤生长,但是体外实验中并不能杀死肿瘤细胞。无须“毒死细胞”,利用低毒性纳米结构调节肿瘤微环境更有效地抑制肿瘤生长,有望克服传统化疗药物的重大缺陷。实现低毒化疗对制定临床治疗方案和提高肿瘤疗效将产生变革性影响。

为了寻求金属富勒醇Gd@C82(OH)22高效抑制肿瘤的生物学机理,与中国科学技术大学朱涛课题组合作,发现与传统化疗药物不同,Gd@C82(OH)22显著抑制上皮间充质转化过程及乳腺肿瘤干细胞的自我更新复制。同时发现,Gd@C82(OH)22的作用依赖于不同的肿瘤微环境,这与其在不同pH微环境中自组装特点密切相关。常氧条件下,Gd@C82(OH)22主要通过作用于TGF-β 信号通路起作用;而在肿瘤微环境的低氧条件下,Gd@C82(OH)22被肿瘤细胞的摄取明显增加且同时抑制HIF-1α TGF-β信号分子的活性,进一步增强了其抑制癌症干细胞的效果。本研究表明纳米结构物质可以直接靶向肿瘤干细胞,Gd@C82(OH)22作为一类新型的无毒的肿瘤干细胞特异性抑制剂为针对肿瘤干细胞的药物设计提供了新的思路,为癌症的临床治疗提供了全新的视角。该研究发表于《自然通讯》(Nature Communications 2015, 6: 5988)

相关工作得到了国家科技部973计划和国家自然科学基金项目的资助。

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