神奇的蚕丝发Adv. Sci.：上交陈巍团队用它打造抗癌“纳米武器”

EngineeringForLife · 公众号 · · 2025-03-25 00:00

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胰腺导管腺癌（PDAC）具有高侵袭性、耐药性强以及免疫原性低等特点，导致传统化疗和免疫疗法效果不佳。近年来，铜离子依赖性细胞死亡（Cuproptosis）作为一种新发现的免疫原性细胞死亡机制，因其能够通过释放损伤相关分子模式（DAMPs）激活免疫反应而备受关注。然而，Cuproptosis的有效诱导需要持续的铜离子积累，而现有的铜离子转运蛋白如Elesclomol（ES）存在半衰期短、肿瘤靶向性差等问题，限制了其在胰腺癌治疗中的应用。

上海交通大学陈巍等人提出利用野蚕丝素（TSF）纳米颗粒（TSF@ES-Cu NPs）封装ES-Cu复合物，通过其良好的生物相容性、多响应性以及靶向递送能力，延长ES的半衰期，提高铜离子在肿瘤细胞中的积累，从而有效诱导Cuproptosis并重塑肿瘤免疫微环境，为胰腺癌治疗提供一种新的策略。

1.主要内容：

图1 TSF@ES-Cu NPs的合成与表征

研究人员从天然野蚕丝中提取丝素蛋白，经过脱胶处理后，利用盐析法快速合成了TSF纳米颗粒。通过扫描电子显微镜（SEM）观察到 TSF@ES-Cu NPs呈均匀的球形结构，且透射电子显微镜（TEM）元素分布图显示，TSF@ES-Cu NPs成功封装了ES-Cu复合物，其中包含独特的硫元素。动态光散射（DLS）技术测定的纳米颗粒平均流体动力学直径分别为80 nm（Cu-TSF NPs）和98 nm（TSF@ES-Cu NPs），且多分散指数（PDI）小于0.3，表明颗粒尺寸分布均匀。此外， TSF@ES-Cu NPs在模拟肿瘤微环境（TME）条件下（酸性、H₂O₂和GSH存在下）表现出显著的药物释放能力，证实了其对pH、GSH和ROS的响应性，为后续的肿瘤靶向治疗提供了基础。

图2 TSF@ES-Cu NPs的体外抗肿瘤活性和细胞摄取

TSF@ES-Cu对多种胰腺癌细胞系（如 Mia、Panc-1和Pan02）表现出显著的细胞毒性，其半抑制浓度（IC50）远低于其他对照组。Annexin V-FITC/PI染色实验进一步证实，TSF@ES-Cu 处理的细胞凋亡率显著增加，表明其诱导细胞凋亡的能力。此外，通过共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）和流式细胞仪（FCM）观察到 TSF@ES-Cu NPs能够被癌细胞有效摄取，并且随着时间延长，细胞内荧光强度增加，表明其具有良好的细胞摄取能力。3D肿瘤球体实验也显示，TSF@ES-Cu处理的肿瘤球体中死细胞比例显著增加，进一步验证了其抗肿瘤效果。

图3 TSF@ES-Cu诱导细胞发生Cuproptosis

TSF@ES-Cu处理的细胞中，FDX1蛋白表达下调，而DLAT蛋白发生聚集，这是Cuproptosis的关键标志。免疫荧光实验也观察到DLAT蛋白在细胞内的聚集现象。此外，TSF@ES-Cu处理的细胞能够产生大量的活性氧（ROS），其水平是对照组的16倍。JC-1染色实验显示，TSF@ES-Cu处理的细胞线粒体膜电位（MMP）显著降低，表明线粒体功能受损。透射电子显微镜（TEM）观察到线粒体收缩、嵴减少甚至消失，进一步证实了Cuproptosis的发生。这些结果表明，TSF@ES-Cu NPs能够通过调节细胞内蛋白表达、增加ROS生成和诱导线粒体损伤来有效诱导Cuproptosis。

图4 TSF@ES-Cu诱导肿瘤细胞免疫原性细胞死亡（ICD）

研究发现，TSF@ES-Cu处理的细胞表面暴露的钙网蛋白（CRT）显著增加，细胞核内高迁移率族蛋白B1（HMGB1）水平降低，且细胞外ATP含量显著升高，这些都是ICD的关键标志。此外，TSF@ES-Cu处理的细胞能够显著提高树突状细胞（DCs）的成熟率，从11.4%增加到52.2%，并能够将M2型肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）极化为M1型，比例从12.0%增加到26.4%。这些结果表明， TSF@ES-Cu NPs通过诱导Cuproptosis释放损伤相关分子模式（DAMPs），能够有效激活免疫系统，促进DCs成熟和T细胞浸润，从而增强抗肿瘤免疫反应。

图5 TSF@ES-Cu的生物安全性与体内分布

小鼠通过尾静脉注射TSF@ES-Cu NPs后，体重未出现显著变化，表明其具有较低的系统毒性。血液生化分析显示，TSF@ES-Cu组与生理盐水（PBS）组相比，血清中ALT、AST、CK、TBIL、DBIL、BUN和CREA等生物标志物水平均无显著差异，进一步证实了其生物安全性。此外，通过荧光标记的TSF@Cy5 NPs在肿瘤小鼠模型中的分布实验发现，TSF@Cy5在肿瘤部位的荧光信号最强，且在注射后48小时达到峰值，72小时后仍能检测到显著的荧光信号，表明 TSF@ES-Cu NPs具有良好的肿瘤靶向能力和较长的体内半衰期。

图6 TSF@ES-Cu的体内抗肿瘤效果

通过建立Pan02细胞的皮下肿瘤模型，小鼠被随机分为不同处理组，分别接受PBS、Cu-TSF、ES、ES-Cu和TSF@ES-Cu的尾静脉注射。结果显示，TSF@ES-Cu组的肿瘤生长抑制效果最为显著，肿瘤体积缩小了4倍，肿瘤重量仅为0.3 g，是PBS组的30%。此外，TSF@ES-Cu处理的肿瘤中，成熟树突状细胞（DCs）的比例增加了2.5倍，CD3⁺CD8⁺细胞毒性T细胞的浸润增加了4倍，而M2型巨噬细胞的比例从50.7%降低到18.4%。这些结果表明，TSF@ES-Cu NPs不仅能够有效抑制肿瘤生长，还能重塑肿瘤免疫微环境，增强抗肿瘤免疫反应。

图7 TSF@ES-Cu与PD-L1抑制剂联合治疗的协同抗肿瘤效果

实验中，小鼠被随机分为PBS、αPD-L1、TSF@ES-Cu和TSF@ES-Cu + αPD-L1四个处理组。结果显示，TSF@ES-Cu + αPD-L1组的抗肿瘤效果最为显著，肿瘤体积缩小了2.5倍，肿瘤重量仅为0.17 g，是TSF@ES-Cu组的50%。此外，联合治疗组中成熟树突状细胞（DCs）的比例显著增加，CD3⁺CD8⁺细胞毒性T细胞的浸润增加了1.3倍，而M2型巨噬细胞的比例降低了1.2倍。这些结果表明，TSF@ES-Cu NPs与αPD-L1的联合治疗能够显著增强抗肿瘤效果，通过重塑肿瘤免疫微环境，进一步提高免疫治疗的疗效。

2.全文总结：

本研究开发的TSF@ES-Cu NPs能够有效诱导胰腺癌细胞的Cuproptosis，并重塑肿瘤免疫微环境，增强抗肿瘤免疫反应。此外，TSF@ES-Cu NPs与PD-L1抑制剂的联合治疗表现出显著的协同抗肿瘤效果，为胰腺癌的免疫治疗提供了一种新的策略。

参考资料：

https://doi.org/10.1002/advs.202417676

来源： EngineeringForLife

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