Adv Sci:广州医科大学宫腾等团队为“抗癌武器”装上“智能盾牌”,新型纳米颗粒让阿霉素既能精准杀癌,又自带“解毒剂”保护心脏
来源:iNature 2026-03-17 08:38
本研究构建了一种集肿瘤治疗与心脏保护于一体的双功能纳米平台,为 DOX 安全高效的临床应用提供了时空匹配的铁螯合策略。
阿霉素(DOX)所致心脏毒性(DIC)已成为其临床应用的主要障碍。虽然铁死亡是 DIC 的关键治疗靶点,但现有干预策略受限于 DOX 蓄积与铁螯合之间的时空不匹配。
2026年2月8日,广州医科大学宫腾、余细勇、李艳丽共同通讯在Advanced Science(IF=14.1)在线发表题为EDTA-Functionalized Nanoscale Metal–Organic Framework for Onco-Cardiology via Radiochemotherapy Synergy and Spatiotemporally Matched Iron Chelation的研究论文。本研究构建了一种 EDTA 功能化的铪基金属有机框架用于 DOX 递送。
该纳米平台(DME)可同时介导肿瘤放化疗协同作用,并通过在心肌组织中实时螯合铁离子抑制铁死亡。EDTA 修饰不仅增强药物渗透以杀伤深部肿瘤,还赋予 DME 优异的铁清除能力,有效抑制心肌细胞中线粒体依赖的铁死亡。利用原代培养的乳鼠心肌细胞与慢性 DIC 小鼠模型,我们证实 DME 具有显著的心脏保护作用并阐明了其机制基础。综上,本研究构建了一种集肿瘤治疗与心脏保护于一体的双功能纳米平台,为 DOX 安全高效的临床应用提供了时空匹配的铁螯合策略。

肿瘤心脏病学主要研究肿瘤与心血管疾病的共同危险因素及治疗策略,重点关注抗肿瘤治疗所致心血管并发症、合并症及心脏肿瘤。治疗方法的进步显著延长了癌症存活期,但这一进步也伴随着治疗诱发性心脏毒性的发病率和死亡率的上升。化疗药物可能直接损害心脏结构和功能,或通过高血压间接引发心肌重塑。其中,阿霉素(DOX)等蒽环类药物是引发心脏毒性的主要原因,核心机制涉及活性氧(ROS)生成与铁死亡。
右雷佐生是目前唯一获批用于减轻DOX 所致心脏毒性(DIC)的一线临床药物,但其应用受骨髓抑制及可能干扰抗肿瘤效果的限制。近年来,纳米医学借助多功能整合为缓解DIC 开辟了新路径,相关策略包括将DOX 与抗炎药或铁螯合剂共递送,以及设计可高效清除ROS 的纳米酶等。然而,由于抗肿瘤与缓解DIC 的机制不同,开发兼具增强肿瘤治疗与心脏保护作用的纳米药物仍是重大挑战。
当前,肿瘤与 DIC 同步治疗面临两大核心难题:(1)解毒剂与 DOX 之间的复杂相互作用可能降低预期疗效,同时削弱心脏保护与抗肿瘤效果。为避免这种拮抗效应,亟需构建将化疗与其他肿瘤临床手段联合的方案。(2) DOX 在心脏蓄积与解毒剂递送之间的时空不匹配严重限制了心脏毒性管控。
由于DOX 对心肌细胞线粒体内膜高表达的心磷脂具有高亲和力。这种过度蓄积诱导线粒体损伤,同时触发线粒体依赖性铁死亡与ROS 介导的凋亡,最终引发心脏毒性。一旦DOX 造成心脏损伤,损伤通常呈进行性且不可逆。因此,解毒剂必须在DOX 于心脏蓄积的同时即时发挥作用,才能实现有效心脏保护。理想的治疗平台不仅应在肿瘤部位增强抗肿瘤效果,还能对DOX 在心脏组织的非靶向沉积进行实时干预。

EDTA功能化MOFs的合成示意图及其在肿瘤治疗与心脏保护中的作用机制(摘自Advanced Science)
金属有机框架(MOFs)是由金属离子或簇与有机配体连接形成的无限延伸多孔配位网络。其结构多样性、规整孔隙性及性质可调性,使其在吸附、储存、分离、能量转换、催化、传感及生物医学等领域得到广泛应用。其中,以Hf - 氧簇为金属节点的铪基MOFs,因高原子序数元素可增强X 射线能量沉积,在放疗增敏与放射免疫治疗中展现出突出潜力,多款基于Hf-MOF 的纳米药物已进入临床试验。
在此基础上,通过配位取代将 EDTA 锚定在 Hf-MOF 的金属节点上,对修饰后的MOFs 负载DOX,构建得到DME,用于肿瘤放化疗协同并缓解DIC。在肿瘤治疗方面,DME可增强化疗协同效应,即便对耐药肿瘤仍保持强效杀伤作用;同时,EDTA修饰使DME 能够在DOX 渗漏位点捕获铁离子,显著抑制DOX 诱导的心肌细胞铁死亡。EDTA的丰富配位位点可占据Fe²+介导Fenton 反应的催化中心,同时抑制胞内 ROS 生成。
通过原代乳鼠心肌细胞模型与慢性DIC 小鼠模型,研究验证了 DME 优异的DIC 缓解效果。这种“时空匹配”式铁螯合策略,为精准 DIC 治疗提供了极具前景的设计范式。
原文链接:https://doi.org/10.1002/advs.202521451
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