Advanced Materials:多功能石墨炔-氧化铈纳米酶高效递送microRNA改善肿瘤乏氧实现食管癌放疗增敏

世界卫生组织最新发布的数据显示,食管癌在全球癌症发病率中排名第八,死亡率全球第六,严重危害人类健康。手术联合放化疗是临床食管癌治疗的常规方案,然而放化疗抵抗仍是临床治疗失败的主要原因。放疗抵抗的产生是一个多因素、多基因与多种机制交互作用的复杂过程,与DNA损伤修复、肿瘤乏氧、肿瘤细胞干性、肿瘤代谢及肿瘤微环境等密切相关。因此,迫切需要探寻预测放疗疗效的液体标志物及潜在的治疗靶点,探索克服食管癌放疗抵抗的新策略,为实现个体化的精准治疗提供新的治疗模式和策略。

国家纳米科学中心陈春英研究员、国家癌症中心/中国医学科学院肿瘤医院刘芝华研究员和中国科学院化学研究所刘辉彪研究员合作,设计了多重增敏食管癌放疗的石墨炔-氧化铈-miR181a纳米体系(Nano-miR181a)。研究者利用细胞模型筛选和临床样本分析发现,miR181a可以预测放疗疗效,同时揭示miR181a通过抑制靶蛋白RAD17表达,促进DNA损伤诱导的细胞凋亡,实现食管癌放疗增敏。

为了进一步克服食管癌放疗抵抗,研究者选择新型的二维碳材料石墨炔(GDY)为载体,利用GDY较大的比表面积锚定氧化铈纳米颗粒(CeO2 NPs),降低CeO2 NPs的聚集,获得具有优异过氧化氢酶活性的GDY-CeO2纳米复合物;通过炔键和金属原子之间的相互作用稳定 CeO2 NPs,利用电荷转移促进催化反应,高效地分解酸性肿瘤微环境中的内源性H2O2产生大量O2,缓解肿瘤组织乏氧。同时,作为高原子序数(Z)的铈元素可以增强细胞内辐射能的沉积,促进DNA损伤,增强食管癌放疗疗效。此外,研究者利用NH2-PEG-iRGD修饰GDY-CeO2,不仅可以提高miR181a稳定性并通过iRGD多肽特异性结合肿瘤细胞表面的ανβ3整合素,而且可以安全高效递送miR81a至肿瘤组织。更为重要地,在小鼠皮下移植瘤模型和人源肿瘤异种移植模型中,证实Nano-miR181a可以实现放疗增敏。综上,本文探究了miR181a可以作为预测食管癌放疗疗效的液体标志物与新的治疗靶点;Nano-miR181a通过纳米催化治疗、增强细胞内辐射能沉积和miRNA药物调控肿瘤微环境多重增敏提高食管癌放疗疗效,为食管癌临床治疗提供新的模式。

中国医学科学院肿瘤医院博士研究生周宣彤和国家纳米科学中心博士后游敏为该论文的共同第一作者。国家纳米科学中心陈春英研究员、国家癌症中心/中国医学科学院肿瘤医院刘芝华研究员、骆爱萍副主任技师和中国科学院化学研究所刘辉彪研究员为该论文共同通讯作者。

论文信息:

Multifunctional Graphdiyne-Cerium Oxide Nanozymes Facilitate MicroRNA Delivery and Attenuate Tumor Hypoxia for Highly Efficient Radiotherapy of Esophageal Cancer

Xuantong Zhou, Min You, Fuhui Wang, Zhenzhen Wang, Xingfa Gao, Chao Jing, Jiaming Liu, Mengyu Guo, Jiayang Li, Aiping Luo*, Huibiao Liu*, Zhihua Liu*, and Chunying Chen*.

Advanced Materials

DOI: 10.1002/adma.202100556

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100556

AM

《先进材料》(Advanced Materials)是一本超过30年历史,由Wiley出版发行的材料科学类知名权威期刊。期刊聚焦功能材料在化学、物理、生物等各项领域及相关交叉学科的前沿进展,影响力广泛。最新影响因子为27.389,中科院2020年SCI期刊分区材料科学大类Q1区、工程技术大类Q1区。