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  代謝重編程是癌癥的一大特征。在此過程中，癌細胞過度表達的缺氧誘導因子-1α會促進乳酸脫氫酶和丙酮酸脫氫酶激酶的表達。乳酸作為一種重要的代謝產物在腫瘤微環境（TME）中蓄積，通過誘導免疫抑制和削弱免疫細胞的功能，促進惡性腫瘤的侵襲和轉移。因此，降低TME中的乳酸水平是增強抗癌免疫反應的有效策略。

  與葡萄糖代謝有關的天然酶，如葡萄糖氧化酶、己糖激酶和乳酸氧化酶（LOx），是具有良好的生物相容性和高度特異性的催化劑，可直接消耗癌癥的關鍵代謝產物和能量來源。最近，針對乳酸調節的癌癥代謝療法備受關注，特別是LOx能將TME中的乳酸轉化為丙酮酸和過氧化氫（H₂O₂），從而直接消耗TME中的乳酸水平。然而，天然酶（如LOx）缺乏理想的穩定性，不利于細胞吸收和體內應用。因此，開發一種有效遞送LOx的納米藥物以增強抗癌免疫治療至關重要。

  在各種納米材料中，樹狀大分子，尤其是聚酰胺-胺（PAMAM）樹狀大分子，因其獨特的物理化學和結構特性而備受關注。根據以往的研究，苯硼酸（PBA）修飾的PAMAM樹狀大分子能夠有效地在細胞內輸送蛋白質/酶和遺傳物質（ACS Nano 2023, 17, 23889?23902）。根據課題組之前的研究顯示，PAMAM樹狀大分子可通過表面修飾的吡啶（Pyr）配體與Cu(II)配位，從而促進腫瘤磁共振成像和基于類芬頓反應的高效活性氧（ROS）生成（Nano Today 2021, 41, 101325；Nano Today 2020, 33, 100899；Nano Lett. 2019, 19, 1216?1226）。據推測，Cu(II)/樹狀大分子絡合物可被開發為一種遞送LOx的載體系統，通過對腫瘤進行聯合代謝干預和CDT，進而大大提高抗腫瘤療效。

圖1.（a）D-Cu(II)復合物的合成和（b）治療L1210白血病和C6膠質瘤的作用機制。

圖2.（a）CuCl₂、G5-PBA-Pyr和D-Cu(II)在不同G5 PAMAM/Cu(II)摩爾比下的紫外可見光譜；（b）602 nm處的紫外可見吸光度隨Cu(II)/ G5 PAMAM摩爾比變化的擬合曲線；（c）CuCl₂、G5-PBA、G5-PBA-Pyr和D-Cu(II)在水溶液中的紫外可見光譜；（d）D-Cu(II)復合物的TEM圖片和（e）粒徑分布直方圖；（f）D-Cu(II)分別分散在水、PBS和DMEM中一周內的水動力尺寸；（g）CuCl₂或D-Cu(II)在不同Cu濃度下的1/T₁線性擬合和（h）MR偽彩圖；（i）MB、H₂O₂和D-Cu(II)混合后在不同GSH濃度下于37 ℃作用4 h的照片和（j）紫外吸收曲線。

圖3.（a）以L1210小鼠白血病細胞和C6膠質瘤細胞為模型，體外檢測D-Cu(II)/LOx復合物的抗癌性能；（b）L1210和（c）C6細胞在不同Cu濃度的CuCl₂、D-Cu(II)或D-Cu(II)/LOx處理后的細胞活力；（d）L1210和（e）C6細胞在不同處理后的細胞內LPO水平；（f）L1210和（g）C6細胞在不同處理后的細胞內ROS水平。

圖5.（a）L1210白血病治療方案示意圖；L1210白血病小鼠的（b）相對體重、（c）存活率、（d）肝臟重量和（e）脾臟重量；小鼠腹水中（f）細胞內和（g）細胞外乳酸含量；（h）L1210白血病小鼠白細胞檢測。

  通過Wright-Giemsa染色檢測外周血白血病細胞水平（圖6a），D-Cu(II)/LOx + LA-1組在外周血中顯示出最明顯的白血病細胞減少效果。同時，從圖6b和圖6d可以看出，D-Cu(II)/LOx + LA-1組小鼠骨髓內CD38熒光強度最低，表明骨髓內白血病細胞浸潤減少。同時，D-Cu(II)/LOx + LA-1組骨髓中的MDSCs細胞積累減少（圖6c）。T細胞介導的免疫反應對抑制白血病細胞的生長具有重要作用。因此，他們研究了小鼠脾臟中效應T細胞的比例。與其他組相比，D-Cu(II)/LOx + LA-1組的CD4⁺（圖6e）和CD8⁺（圖6f）T細胞均顯著上調，同時，Tregs細胞明顯減少（圖6g），顯示出T細胞活性增強。骨髓細胞中M2 TAM（圖6h）和MDSC（圖6i）細胞浸潤百分比顯著降低，表明D-Cu(II)/LOx + LA-1聯合治療可有效緩解體內免疫抑制。

圖6.（a）L1210白血病小鼠在不同處理下的血樣Wright-Giemsa染色；（b）小鼠骨髓切片CD38和（c）CD11b/Gr1的免疫熒光圖像；（d）小鼠骨髓中CD38的相對表達量；（e）小鼠脾臟中CD4⁺ T細胞、（f）CD8⁺ T細胞和（g）Tregs的比例；（h）小鼠骨髓中M2 TAM和（i）MDSC的比例。

  接下來，他們繼續在原位腦膠質瘤模型中檢查納米遞送系統的治療效率。在活體（圖7a-b）和離體（圖7c）熒光圖像中，可以清楚地觀察到D-Cu(II)/Cy5.5-LOx@M組中紅色熒光信號的積累增強，這表明巨噬細胞膜涂層使納米系統具有優異的BBB穿越性能。在原位膠質瘤小鼠模型中測試D-Cu(II)/LOx和D-Cu(II)/LOx@M的體內T₁加權MR成像性能（圖7d-e），表明開發的D-Cu(II)/LOx@M是一種有效的MR成像造影劑，可用于原位腦膠質瘤的診斷。

圖7.（a）不同時間點的體內熒光成像和（b）腦內平均輻射效率；（c）主要器官的離體熒光成像;（d）體內腦膠質瘤T₁加權MR成像（腫瘤部位用紅色虛線圈表示）和（e）信噪比。

  接下來，團隊在C6原位腦膠質瘤模型（圖8a）中評估樹狀大分子遞送平臺聯合LA-1治療的體內抗腫瘤功效。通過T₁加權MR成像實時監測不同處理后小鼠腫瘤的相對體積變化（圖8b）。定量分析表明，腫瘤生長均可受到不同程度的抑制（圖8c），大大延長小鼠的總生存時間（圖8d），減輕小鼠的快速體重下降（圖8e）。從H&E染色（圖8f）結果中可以清楚地看到，最后兩組的腫瘤生長明顯受到抑制。通過對膠質瘤局部TME的分析發現，最后兩組M2 TAM（圖8g）和MDSCs（圖8h）細胞的積累減少，CD8⁺T（圖8i）細胞的浸潤增加，Ki67水平明顯降低（圖8j）。

圖8.（a）C6原位膠質瘤模型建立及治療方案；（b）第1、4、7天的代表性MR圖像；（c）小鼠的定量RTV、（d）存活率、（e）體重；（f）第11天小鼠腦切片的代表性H&E染色；（g）F4/80/CD206、（h）CD11b/Gr1和（i）CD8的代表性免疫熒光染色圖；（j）Ki67定量分析結果。

  簡而言之，他們開發了功能化D-Cu(II)復合物遞送LOx，用于乳酸代謝干預、CDT和T₁加權MR成像，從而有效地治療癌癥，并且可以通過結合免疫激動劑LA-1來增強免疫反應。這種基于樹狀大分子的納米藥物D-Cu(II)/LOx可以有效緩解小鼠白血病的癥狀，并在MR成像引導下，通過包覆巨噬細胞膜（D-Cu(II)/LOx@M）穿越BBB治療小鼠原位腦膠質瘤模型。重要的是，在這兩種癌癥模型治療中，他們證明了樹狀大分子平臺結合LOx介導的乳酸消耗和Cu(II)介導的CDT，小鼠的總生存時間和抗腫瘤免疫反應得到改善，重塑免疫抑制性TME，極大地敏化了免疫激動劑LA-1的治療效果，從而增強抗腫瘤免疫反應。本研究制備的D-Cu(II)/LOx為協同化學動力學治療和代謝干預治療進而實現增強的抗腫瘤免疫治療提供了新思路。

  以上研究成果以“Dendrimer-Cu(II) Complexes Mediate Enzyme Delivery for Lactate Depletion-Enhanced Combinational Treatment of Leukemia and Glioma”為題，在線發表于國際著名期刊Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202420825)。東華大學生物與醫學工程學院沈明武研究員/史向陽教授和白俄羅斯國家科學院生物物理與細胞工程研究所Dzmitry  Shcharbin教授為共同通訊作者，博士研究生李愛雨為第一作者。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金委、上海市科委及白俄羅斯基礎研究基金會等項目的資助。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202420825