Nature Materials：口服葡萄糖酸锌，在体内自发成纳米粒，进行抗肿瘤！

奇物论 · 公众号 · · 2025-01-15 22:25

正文

在肾细胞癌（RCC）的治疗中，有效药物的瘤内积聚和长期保留大大提高了治疗效果。由于肾组织的独特解剖结构和肾小球的代谢行为，目前针对肾细胞癌的全身疗法无法有效靶向和破坏肿瘤组织，肾小球是肾脏的过滤单位，它会产生一个屏障，根据分子的大小调节分子从血液到尿液的流动。此外，肿瘤细胞经常发展出主动排出药物的能力。因此，肾细胞癌的理想治疗剂必须首先克服肾小球滤过（即尺寸大于10 nm的尺寸截止值），穿过肾细胞癌血管屏障，随后积聚在肿瘤中。之前的研究表明，某些金属离子，如锌，有可能在哺乳动物的血液中自发形成纳米簇。通过肠道吸收到血液循环中的锌离子可以与血清白蛋白结合，转化为尺寸约为8nm的ZnO纳米簇，从而形成临时锌池。这一发现为纳米材料在人类肾细胞癌中的应用开辟了新的途径，并可能解决与肾细胞癌药物治疗相关的挑战。

鉴于此， 南京医科大学 Gen Zhang、王婷、国家纳米科学中心聂广军、李素萍和浙江肿瘤医院赵安等研究人员 证明口服补充剂中的葡萄糖酸锌与血浆蛋白组装形成ZnO纳米颗粒，这些纳米颗粒选择性地积聚到乳头状Caki-2肾肿瘤中，并促进树突状细胞和细胞毒性CD8+T细胞募集到肿瘤组织中。

使用透射电子显微镜，研究人员观察到口服葡萄糖酸锌的个体血浆中存在ZnO晶体结构。然后，研究人员采用超高速离心和质谱法分离和表征血液中的这些纳米颗粒，并确定它们由几个ZnO球形纳米簇组成，周围是一层血清蛋白，包括白蛋白。

有趣的是，在动物模型中 观察到这些ZnO纳米粒子通过主动转运机制特异性靶向并积聚在肾肿瘤组织中 。进一步的研究表明，这种积累主要归因于锌离子通过肿瘤细胞中的自我扩增机制优先结合金属硫蛋白1X（MT1X）。单细胞RNA测序数据分析显示，肾肿瘤细胞中MT1X的表达明显高于正常肾细胞。一旦进入细胞，ZnO纳米粒子被溶酶体分解为锌离子；这些锌离子上调肾肿瘤细胞中MT1X的表达。鉴于MT1X已知其结合金属，特别是锌离子的能力，该过程促进了ZnO纳米颗粒进一步进入肾癌症细胞。

图|ZnO纳米颗粒的表征

图|ZnO-NP在肾肿瘤细胞中积累和滞留的机制

该研究表明，ZnO纳米粒子作为一种强大的体内药物递送平台具有巨大的前景，可以提高药物对肾癌的治疗效果。在肾肿瘤的动物模型中，ZnO纳米颗粒负载的柔红霉素（一种流行的肾肿瘤化疗药物）显示出比无纳米颗粒的柔红霉素更强的治疗效果。更重要的是，发现肿瘤中积聚的ZnO纳米粒子可以刺激免疫蛋白（细胞因子干扰素-γ、Cxcl9和Cxcl10）释放到局部微环境中，从而促进树突状细胞和细胞毒性CD8 ⁺ T细胞募集到肿瘤组织中，增强抗肿瘤免疫反应。在动物模型中观察到的有效药物递送和增强的免疫反应，再加上ZnO纳米粒子固有的生物相容性，表明ZnO纳米粒子具有临床应用的潜力。

图|ZnO NP对抗肿瘤免疫反应的影响

图|ZnO-NPs作为肾肿瘤治疗的药物递送纳米载体

研究人员将ZnO纳米粒子确定为人体中微量元素的替代形式，这扩展了微量元素仅以离子形式存在的传统观点。这一发现对其他微量元素形成纳米颗粒及其作为靶向递送系统的应用具有相关意义。

该研究中研究的ZnO纳米粒子具有肿瘤靶向能力，但存在一定的局限性。ZnO纳米粒子的双重功能——在肾肿瘤中的滞留和免疫反应的诱导——可能是锌特有的，可能不适用于其他金属。尽管ZnO纳米粒子表现出良好的生物相容性，但从血液中提取它们进行研究仍面临重大挑战。这项研究的下一阶段将侧重于ZnO纳米粒子的大规模生产和临床应用，以及研究人体内其他常见的金属元素是否有可能形成纳米粒子。

参考文献：

Zeng, X., Wang, Z., Zhao, A. et al. Zinc nanoparticles from oral supplements accumulate in renal tumours and stimulate antitumour immune responses.

Nature Materials：口服葡萄糖酸锌，在体内自发成纳米粒，进行抗肿瘤！

正文

请到「今天看啥」查看全文