Small Structures:纳米药物破坏癌细胞过程的三维可视化

由于一些大分子药物无法到达肿瘤靶点,研究者们开始将纳米技术运用到肿瘤的靶向药物治疗中。用于治疗的金纳米笼(therapeutic gold nanocages,TAN)是一种新型载体纳米颗粒,能有效地在肿瘤靶点处递送渗透性差的药物。为实现新型癌症疗法的合理设计,需要对新型智能载体(如TAN)与各种亚细胞细胞器及受体之间的相互作用进行3D可视化,从而确定与细胞器结合的纳米粒子的3D结构信息。同时,靶向纳米粒子诱导的稳态机制对药物的毒理学和结构生物学研究也非常重要。

迄今为止,大部分药物相互作用和疗效的鉴定方法都是基于特定蛋白质的上/下调,通常需依赖光学显微镜或免疫印迹技术来完成。然而,用光学显微镜进行追踪面临着染色技术的限制,且分辨率不高。相比之下,电子显微镜具有更高的放大倍数和出色的空间分辨率,能够更好地对微小的空间结构进行表征。

近日,日本东洋大学D. Sakthi Kumar教授、Sreejith Raveendran博士及其合作者结合使用了透射电子显微镜(TEM)和串行块面扫描电子显微镜(SBF-SEM),对与细胞器结合的TAN纳米分子构象进行了识别和3D渲染,并分析了其对细胞稳态的影响。

在几乎所有亚型的乳腺癌细胞系中,肿瘤相关钙信号转导蛋白2(TACSTD2/TROP2)均广泛(99%)表达,因此被用于癌症的靶向治疗。在这项工作中,作者制备了TAN,并通过TROP2单克隆抗体实现了对乳腺癌MCF7细胞的靶向输送。通过电子显微镜照片和3D电子密度图,作者们揭示了TAN在目标细胞线粒体、溶酶体和自噬体中的结构、位置和降解过程。该研究成果展示了使用先进电子显微镜进行可视化解释亚细胞癌症靶向治疗机理的可行性,对于设计开发新的药物载体和递送机制具有重要的意义。

论文信息:

Three-Dimensional Visualization of Subcellular Dynamics of Cancer Cell Destruction on Therapeutic Nanodrug Treatment

Sreejith Raveendran*, Anindito Sen, Toru Maekawa, D. Sakthi Kumar*

Small Structures

DOI: 10.1002/sstr.202000145

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sstr.202000145