Improved Photodynamic Therapy Based on Glutaminase Blockage via Tumor Membrane Coated CB-839/IR-780 Nanoparticles  

基于腫瘤膜包覆的CB-839IR-780納米顆粒改進(jìn)的谷氨酰胺酶抑制的光動(dòng)力療法

來(lái)源：Small (2023, 2305174)  

 

一、摘要核心內(nèi)容

 

本研究開發(fā)了一種新型納米顆粒 IRCB@M，通過(guò)雙重機(jī)制增強(qiáng)光動(dòng)力療法（PDT）效果：  

抑制谷氨酰胺代謝：阻斷谷氨酰胺酶（GLS）活性，減少腫瘤細(xì)胞耗氧（緩解缺氧）并降低還原性物質(zhì)（NADPH、GSH）水平。  

 

協(xié)同增效PDT：光敏劑IR-780在富氧環(huán)境下產(chǎn)生更多活性氧（ROS），同時(shí)還原性物質(zhì)的減少使ROS更有效殺傷腫瘤細(xì)胞。  

 

靶向遞送系統(tǒng)：腫瘤細(xì)胞膜包裹的納米顆粒（IRCB@M）實(shí)現(xiàn)同源靶向，增強(qiáng)腫瘤富集并降低生物毒性。  

 

二、研究目的

克服PDT瓶頸：解決腫瘤微環(huán)境（TME）缺氧和還原性物質(zhì)過(guò)表達(dá)對(duì)PDT療效的限制。  

 

開發(fā)雙機(jī)制納米平臺(tái)：通過(guò)阻斷谷氨酰胺代謝同時(shí)緩解缺氧并降低抗氧化能力，放大ROS殺傷效應(yīng)。  

 

驗(yàn)證體內(nèi)外療效：評(píng)估IRCB@M在胃癌模型中的靶向性、安全性及抗腫瘤效果。  

 

三、研究思路

材料設(shè)計(jì)：  

 

自組裝IR-780（光敏劑）與CB-839（GLS抑制劑）形成納米核心（IRCB）。  

 

包裹AGS胃癌細(xì)胞膜（IRCB@M）實(shí)現(xiàn)同源靶向和免疫逃逸。  

機(jī)制驗(yàn)證：  

 

體外：檢測(cè)GLS活性、氧消耗、還原物質(zhì)（NADPH/GSH）水平及ROS生成（圖2-4）。  

 

體內(nèi)：通過(guò)近紅外成像評(píng)估腫瘤靶向性，測(cè)量腫瘤體積/重量驗(yàn)證療效（圖5）。  

療效與安全性：  

 

評(píng)估PDT對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的抑制（CCK-8、活/死細(xì)胞染色）。  

 

 

通過(guò)血液生化及器官H&E染色驗(yàn)證生物安全性（圖6）。  

 

四、測(cè)量數(shù)據(jù)及研究意義

GLS活性抑制（圖2C-D）  

數(shù)據(jù)：IRCB@M處理6小時(shí)后，GLS活性降至對(duì)照組的40%（p<0.0001）。  

 

意義：證實(shí)CB-839有效阻斷谷氨酰胺代謝，為后續(xù)缺氧緩解和還原物質(zhì)減少奠定基礎(chǔ)。  

缺氧緩解與氧消耗降低（圖2G-H）  

 

數(shù)據(jù)：  

 

溶解氧電極顯示IRCB@M組氧消耗率降低50%（vs. PBS組）。  

 

HIF-1α表達(dá)下降70%（免疫熒光染色）。  

 

意義：抑制GLS減少線粒體耗氧，緩解TME缺氧，增強(qiáng)PDT的氧依賴性ROS生成。  

還原物質(zhì)水平下降（圖3B-D）  

 

數(shù)據(jù)：  

 

NADP?/NADPH比率增加2.5倍。  

 

GSH/GSSG比率下降60%，總谷胱甘肽減少45%。  

 

意義：削弱腫瘤抗氧化防御系統(tǒng)，延長(zhǎng)ROS半衰期并增強(qiáng)細(xì)胞毒性。  

ROS生成與細(xì)胞殺傷（圖4C-F）  

 

數(shù)據(jù)：  

 

IRCB@M+激光組ROS熒光強(qiáng)度為IR-780組的2.3倍（p<0.001）。  

 

缺氧條件下細(xì)胞存活率降至20%（vs. 57.6% in IR-780組）。  

 

意義：雙重機(jī)制顯著提升PDT效率，尤其在缺氧環(huán)境中。  

體內(nèi)抗腫瘤效果（圖5B-C）  

 

數(shù)據(jù)：IRCB@M+激光組腫瘤體積縮小85%，重量減少80%（vs. PBS組）。  

 

意義：同源靶向納米顆粒實(shí)現(xiàn)高效腫瘤抑制，且無(wú)體重下降（圖5D）。  

 

五、丹麥Unisense電極測(cè)量數(shù)據(jù)的研究意義

 

檢測(cè)目標(biāo)：  

實(shí)時(shí)溶解氧監(jiān)測(cè)：使用Unisense氧微電極（OX-NP）在封閉系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)追蹤細(xì)胞培養(yǎng)液的氧分壓變化（圖2G）。  

 

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)與意義：  

量化氧節(jié)約效應(yīng)：  

 

IRCB@M處理組氧消耗速率顯著低于對(duì)照組（斜率下降50%），直接證明GLS阻斷減少線粒體呼吸耗氧。  

 

意義：為“代謝干預(yù)緩解缺氧”提供實(shí)時(shí)動(dòng)力學(xué)證據(jù)，克服傳統(tǒng)終點(diǎn)檢測(cè)的局限性。  

驗(yàn)證代謝干預(yù)效果：  

 

對(duì)比單藥（CB-839）與納米顆粒（IRCB@M），后者因增強(qiáng)細(xì)胞攝取進(jìn)一步降低氧消耗率。  

 

意義：凸顯納米載體提升藥物遞送效率的優(yōu)勢(shì)。  

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：  

 

高時(shí)空分辨率：每秒記錄氧分壓，捕捉藥物添加后的瞬時(shí)變化（如CB-839注入后氧下降速率驟減）。  

 

封閉系統(tǒng)模擬：精準(zhǔn)模擬腫瘤毛細(xì)血管的擴(kuò)散受限環(huán)境，反映真實(shí)TME中氧動(dòng)態(tài)。  

 

意義：為優(yōu)化PDT增敏策略提供可靠工具，指導(dǎo)臨床轉(zhuǎn)化。  

 

六、結(jié)論

雙機(jī)制協(xié)同增效：  

 

GLS阻斷通過(guò)減少耗氧（緩解缺氧）和降低NADPH/GSH（削弱抗氧化）雙重途徑放大PDT療效。  

 

體外ROS生成提升130%，體內(nèi)腫瘤完全抑制率達(dá)80%。  

靶向遞送系統(tǒng)：  

 

腫瘤細(xì)胞膜包裹增強(qiáng)同源靶向，腫瘤富集效率提高1.5倍（近紅外成像）。  

臨床轉(zhuǎn)化潛力：  

 

血液生化及器官病理顯示無(wú)顯著毒性（圖6），具備良好生物安全性。