Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Unimoleculair zelf-geassembleerd hemicyanine-oliezuurconjugaat werkt om kankerstamcellen te elimineren:onderzoek

Schematische illustratie van unimoleculaire zelf-geassembleerde CyOA NP's verbeterden de fototoxiciteit voor CSC's door zuurstof-economische PDT te implementeren. Krediet:Onderzoek

Kankerstamcellen (CSC's) zijn een zeldzame populatie cellen in tumorweefsel die tumorigenese, recidief en metastase veroorzaken. Daarom heeft de ontwikkeling van antitumortherapieën die CSC's kunnen elimineren aanzienlijke implicaties voor de behandeling van kanker. Fotodynamische therapie (PDT) is een therapeutische modaliteit die een specifieke lasergolflengte gebruikt om fotosensitizers te activeren, waardoor grote hoeveelheden reactieve zuurstofsoorten (ROS) worden gegenereerd om de tumorgroei selectief te remmen.



Gezien het feit dat zuurstof noodzakelijk is voor PDT type II en dat hypoxie CSC's veroorzaakt, is PDT echter niet effectief voor die CSC's die hun oorsprong vinden in hypoxische tumorgebieden. Beschikbare strategieën om tumorhypoxie te overwinnen zijn onder meer het gebruik van zuurstofdragende materialen om zuurstof naar de tumor te brengen, katalyse van waterstofperoxide naar zuurstof op de tumorplaats en remming van het intracellulaire zuurstofverbruik.

Niettemin hebben de nadelen die aan de bovengenoemde strategieën zijn verbonden, de klinische vertaling ervan beperkt, waaronder zuurstoflekkage uit zuurstofdragende materialen, onvoldoende endogene waterstofperoxidegehalte en complexe bereidingsprocessen voor systemen voor gelijktijdige toediening van meerdere geneesmiddelen.

Op basis van de bovenstaande achtergrond heeft de ontwikkeling van fotosensitizers met een eenvoudig proces dat het probleem van onvoldoende zuurstoftoevoer in het PDT-proces kan oplossen, een breed toepassingsperspectief.

Prof. Zifu Li is betrokken geweest bij de ontwikkeling van nano-medicijnafgiftesystemen en kleine moleculen voor het elimineren van CSC. Sinds 2018.

Gebaseerd op de strategie dat modificatie van onverzadigde vetzuren de zelfassemblage van hydrofobe structuren kan bevorderen, heeft dit werk oliezuur en kationisch hemicyanineconjugaat (CyOA) ontworpen en gesynthetiseerd. Na co-precipitatie onderging CyOA zelfassemblage om uniforme en stabiele nanodeeltjes te vormen, waarmee de constructie werd gerealiseerd van een zelf-assemblerend nano-medicijnafgifteplatform met één molecuul dat geen hulpstoffen nodig had voor stabilisatie.

CyOA verlichtte hypoxie in tumorcellen door SDHA te targeten en OXPHOS te remmen. Krediet:Onderzoek

Omdat CyOA NP's positief aan het oppervlak geladen zijn, kunnen ze zich efficiënt ophopen in de mitochondriën op een membraanpotentiaalafhankelijke manier en fotochemische reacties ondergaan in de aanwezigheid van licht, wat resulteert in ROS-uitbarstingen in de mitochondriën. Vergeleken met SO3 -CyOA NP's, CyOA NP's waren 50,4 maal meer fototoxisch tegen borstkankerstamcellen (BCSC's).

Het is de moeite waard erop te wijzen dat dit werk het eerste is waarin wordt ontdekt dat kationische hemocyaninekleurstoffen OXPHOS kunnen remmen door zich te richten op het mitochondriale complex II-eiwitsuccinaatdehydrogenase (SDHA).

CyOA NP's kunnen dus fungeren als zowel OXPHOS-remmers als op mitochondria gerichte PDT mogelijk maken, waarbij de inherente knelpunten worden aangepakt die men tegenkomt bij conventionele PDT, waaronder zuurstofgebrek bij solide tumoren en de korte levensduur en diffusieafstand van ROS. In 4T1- en BCSC-tumormodellen bereikten CyOA NP's een hogere tumorremming en minder longmetastasen in vergelijking met de klinisch gebruikte fotosensibilisator Hiporfin, en vertoonden ze in vivo geen indicatie van toxiciteit.

Dit werk ontwikkelde een eenvoudig, efficiënt en weinig giftig unimoleculair, zelf-geassembleerd afgiftesysteem voor fotosensibilisatoren, gebaseerd op een veelgebruikte hemicyanine. Vergeleken met bestaande strategieën die verband houden met het oplossen van het hypoxieprobleem waarmee PDT wordt geconfronteerd bij de behandeling van solide tumoren, is het bereidingsproces van CyOA NP's eenvoudig en vereist het geen hulpstoffen voor stabilisatie.

De resultaten toonden aan dat CyOA multifunctioneel is, zowel als een OXPHOS-remmer als als fotosensitizer werkt en in vivo beeldvorming mogelijk maakt. CyOA NP's pakken de inherente knelpunten aan die conventionele PDT tegenkomen bij de eliminatie van CSC's, waaronder hypoxie bij solide tumoren, een korte levensduur en een korte diffusieafstand van ROS. Samenvattend hebben CyOA-NP's goede vooruitzichten op klinische vertaling.

De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Research .

Meer informatie: Qiang Wang et al., Unimoleculair zelfgeassembleerd hemicyanine-oliezuurconjugaat werkt als een nieuwe succinaatdehydrogenaseremmer om fotodynamische therapie te versterken en kankerstamcellen te elimineren, Onderzoek (2023). DOI:10.34133/onderzoek.0223

Journaalinformatie: Onderzoek

Geleverd door Onderzoek




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Chronische verspillende ziekte:de problemen met de prionziekte van hertachtigen aanpakken
  2. Wat is een zuivere eigenschap en een hybride eigenschap?
  3. Het unieke pentraxine-koolzuuranhydrase-eiwit reguleert het vermogen van vissen om te zwemmen
  4. Wat is het verschil tussen een bacteriële en virale infectie?
  5. Hoe bacteriën met zout te doden
  6. Onderzoekers ontdekken dat het koelen of aan de lucht drogen van bodemmonsters voor toekomstig onderzoek belangrijke microbiële details behoudt
  7. Bevers kunnen wonderen doen voor de natuur, maar we moeten realistisch zijn over deze voordelen voor mensen
  8. Door wetenschap ondersteunde manieren om een nieuwe studie te starten
  9. Algen en krill kunnen moeilijk te verkopen zijn voor Europese consumenten

Wetenschap