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Angew Chem:中美科学家提出癌症协同治疗新方法

来源:生物谷 2016-12-14 22:43


2016年12月14日/生物谷BIOON/---如今,装载着一种氨基酸而配备着一种酶的生物相容性纳米胶囊将两种抗肿瘤策略结合到一种协同治疗概念中。研究人员希望这会增加疗效和降低副作用。在一项新的研究中,他们解释了这一概念:肿瘤细胞被剥夺它们的营养物葡萄糖,这是因为它被转化为毒性的一氧化氮(NO)和过氧化氢(H2O2)。相关研究结果于2016年12月9日在线发表在Angewandte Chemie期刊上,论文标题为“Glucose-Responsive Sequential Generation of Hydrogen Peroxide and Nitric Oxide for Synergistic Cancer Starving-Like/Gas Therapy”。

NO是一种毒性的能够导致烟雾的气体。然而,在体内,当浓度较低时,它是一种重要的信使分子,调节着循环和性欲等功能。它也是一种重要的抵抗真菌和细菌的防御武器。在较高浓度时,NO能够杀死肿瘤细胞,并且增加光动力疗法和放疗的疗效。就临床使用而言,在靶区域中,NO需要由一种生物相容性前体分子释放出来。

天然的氨基酸L-精氨酸(L-Arg)可能用于这样的一种系统中,这是因为作为一种天然酶,诱导型一氧化氮合酶(iNOS)利用L-Arg制造出NO。当L-Arg被过氧化氢氧化时,NO也会产生。这是非常令人关注的,这是因为肿瘤周围的微环境富含过氧化氢。来自中国深圳大学、美国国家卫生研究院和马里兰大学的研究人员正在寻求这种NO气体疗法。他们的特殊贡献在于在一种协同疗法中,将这种气体疗法与一种饿死癌细胞的方法结合在一起。

研究人员并不是通过阻断给肿瘤提供营养的血管来饿死它,而且打算移除肿瘤在一种代谢反应---葡萄糖氧化酶(GOx)将葡萄糖转化为葡萄糖酸和过氧化氢---中所需的葡萄糖。增加的过氧化氢浓度是一种有益的副作用,这是因为过氧化氢是细胞毒性的,而且会加快NO从L-Arg中释放出来。另一种有益的副作用是过氧化氢和NO发生反应而形成一种高度有毒的损害肿瘤细胞的过氧亚硝酸盐(peroxynitrite)。

如今,研究人员在让这个概念变成现实中取得重大突破。他们开发出生物相容性的生物可降解的由有机硅酸盐制成的多孔纳米胶囊,这种纳米胶囊会同时将GOx和L-Arg运送到肿瘤细胞中。GOx结合到这种纳米胶囊的表面上;L-Arg储存在它的内部。尽管在将这种纳米胶囊注射到肿瘤内不久,GOx是有活性的,但是L-Arg是逐渐地释放出来的:首先通过这种纳米胶囊的孔,随后当它瓦解时。这种纳米胶囊较大的内腔也允许它们作为一种超声波造影剂以便更好地确定肿瘤的位置。

利用细胞培养物和小鼠开展的实验结果证实了这种组合疗法的显著协同效果:它成功地抑制细胞生长,启动细胞死亡和导致小鼠体内的肿瘤萎缩。(生物谷 Bioon.com)

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Glucose-Responsive Sequential Generation of Hydrogen Peroxide and Nitric Oxide for Synergistic Cancer Starving-Like/Gas Therapy

Dr. Wenpei Fan,Nan Lu,Prof. Peng Huang,Dr. Yi Liu,Zhen Yang,Dr. Sheng Wang,Dr. Guocan Yu,Dr. Yijing Liu,Dr. Junkai Hu,Dr. Qianjun He,Prof. Junle Qu,Prof. Tianfu Wang, Prof. Xiaoyuan Chen

doi:10.1002/anie.201610682

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