標(biāo)題：Unimolecular Self-Assembled Hemicyanine-Oleic Acid Conjugate Acts as a Novel Succinate Dehydrogenase Inhibitor to Amplify Photodynamic Therapy and Eliminate Cancer Stem Cells  

單分子自組裝半菁-油酸偶聯(lián)物作為一種新型琥珀酸脫氫酶抑制劑，可放大光動(dòng)力療法

期刊：Wang et al. 2023

 

摘要內(nèi)容

 

本研究開發(fā)了一種新型線粒體靶向的自組裝納米顆粒（CyOA NPs），由血青素-油酸共軛物（hemicyanine-oleic acid conjugate）構(gòu)成，無需外源輔料即可自組裝成超分子納米顆粒。CyOA NPs具有雙重功能：  

抑制氧化磷酸化（OXPHOS）：靶向線粒體復(fù)合物II的琥珀酸脫氫酶（SDHA），降低氧氣消耗，逆轉(zhuǎn)腫瘤缺氧；  

 

增強(qiáng)光動(dòng)力療法（PDT）：在660 nm激光照射下產(chǎn)生線粒體活性氧（Mito-ROS），顯著殺傷乳腺癌干細(xì)胞（BCSCs）。  

 

在4T1乳腺癌模型和BCSC模型中，CyOA NPs的抑瘤效果和抗轉(zhuǎn)移能力均優(yōu)于臨床光敏劑Hiporfin，且無顯著毒性。  

 

研究目的

 

解決傳統(tǒng)光動(dòng)力療法（PDT）的固有瓶頸：  

活性氧（ROS）壽命短、擴(kuò)散距離有限；  

 

實(shí)體瘤缺氧環(huán)境限制PDT療效；  

 

癌癥干細(xì)胞（CSCs）對(duì)常規(guī)治療的耐藥性。  

 

研究思路

分子設(shè)計(jì)：  

 

將油酸（oleic acid）與血青素染料（IR780/IR783衍生物）共軛，合成 CyOA 和 SO?-CyOA（圖2A）。  

 

 

利用油酸的疏水性驅(qū)動(dòng)自組裝形成納米顆粒（CyOA NPs/SO?-CyOA NPs）。  

機(jī)制驗(yàn)證：  

 

缺氧逆轉(zhuǎn)：證實(shí)CyOA靶向SDHA抑制OXPHOS，降低氧氣消耗（圖3C-E）；  

 

線粒體靶向PDT：CyOA NPs富集于線粒體，激光照射后產(chǎn)生高濃度Mito-ROS（圖4B）。  

療效評(píng)估：  

 

體外：比較CyOA NPs與SO?-CyOA NPs對(duì)BCSCs的殺傷效果（圖4C-E）；  

 

體內(nèi)：在4T1和BCSC移植瘤模型中評(píng)估抑瘤及抗轉(zhuǎn)移能力（圖5）。  

 

測量數(shù)據(jù)及研究意義

缺氧緩解與OXPHOS抑制（圖3）  

 

數(shù)據(jù)：  

 

Clark電極顯示CyOA NPs處理組細(xì)胞耗氧率降低40%（圖3C）；  

 

Seahorse分析表明CyOA抑制基礎(chǔ)/最大呼吸速率（圖3D）；  

 

ATP合成減少（圖3E），Hif-1α表達(dá)下調(diào)（圖3F）。  

 

意義：首次發(fā)現(xiàn)CyOA直接結(jié)合SDHA（分子對(duì)接與免疫共沉淀驗(yàn)證，圖3G-H），逆轉(zhuǎn)腫瘤缺氧，為PDT提供內(nèi)源性氧氣支持。  

 

ROS生成與細(xì)胞殺傷（圖4）  

 

數(shù)據(jù)：  

 

流式細(xì)胞術(shù)顯示CyOA NPs在缺氧下仍產(chǎn)生高水平Mito-ROS（32倍于對(duì)照組，圖4B）；  

 

對(duì)BCSCs的IC??為1.4 μM（SO?-CyOA NPs為70.6 μM），抑制乳腺球形成（圖4C-E）。  

 

意義：缺氧耐受性PDT高效殺傷CSCs，克服傳統(tǒng)PDT瓶頸。  

體內(nèi)抗腫瘤效果（圖5）  

 

數(shù)據(jù)：  

 

CyOA NPs+L組在4T1模型中抑瘤率67%（Hiporfin組53%），肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)減少（圖5B-C, M-N）；  

 

BCSC模型中抑瘤率83%（圖5L），CD44?CD24? CSC比例下降62%（圖5F）。  

 

意義：自組裝納米顆粒兼具靶向遞送、缺氧調(diào)節(jié)與PDT功能，顯著抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移。  

 

丹麥Unisense電極數(shù)據(jù)的詳細(xì)解讀

測量方法（Materials and Methods）  

 

  使用Unisense Clark氧電極直接監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)液中溶解氧濃度變化（圖3C）。

 

研究意義：  

直接量化OXPHOS抑制：通過實(shí)時(shí)記錄氧氣消耗速率，證明CyOA NPs顯著降低細(xì)胞呼吸作用（40%降幅），為"氧氣節(jié)約"策略提供直接證據(jù)。  

 

技術(shù)優(yōu)勢：相較于間接檢測（如Hif-1α表達(dá)），Clark電極提供動(dòng)態(tài)、高靈敏度的氧氣代謝數(shù)據(jù)，與Seahorse分析互補(bǔ)，共同驗(yàn)證CyOA的OXPHOS抑制機(jī)制。  

 

生理相關(guān)性：在近似生理?xiàng)l件下（37°C，密閉系統(tǒng)）測量，數(shù)據(jù)更貼近體內(nèi)微環(huán)境，支持CyOA在實(shí)體瘤缺氧調(diào)控中的轉(zhuǎn)化價(jià)值。  

 

結(jié)論

雙重功能分子設(shè)計(jì)：CyOA NPs是首個(gè)兼具SDHA抑制劑和線粒體靶向光敏劑的自組裝納米顆粒，通過抑制OXPHOS逆轉(zhuǎn)腫瘤缺氧，并增強(qiáng)PDT。  

 

高效清除CSCs：對(duì)BCSCs的光毒性比SO?-CyOA NPs高50.4倍，顯著抑制乳腺球形成和腫瘤遷移。  

 

臨床轉(zhuǎn)化潛力：在移植瘤模型中療效優(yōu)于臨床光敏劑Hiporfin，且無系統(tǒng)性毒性（圖5），為克服PDT耐藥性提供新策略。