热休克蛋白 (HSPs) 的上调表达削弱了光热疗法 (PTT) 的治疗效果。 抑制 HSPs 修复对于提高低温 PTT 的效率至关重要。
一项新的研究由 中国的院院士科学 提出了一种抑制HSP表达的新策略。 该方法涉及使用一氧化碳气体。 它提供了一种提高低温 PTT 的替代策略。
科学家们首先开发了一种名为 AIE nanobomb 的化学激发触发的光活性纳米递送系统。 该系统基于具有聚集诱导发射特性（PBPTV）的 NIR-II 发光聚合物的自组装和自制 一氧化碳 (CO) 载体聚合物 MPEG(CO)。 肿瘤微环境中高浓度的H2O2可以引爆纳米炸弹，然后选择性地在肿瘤细胞中释放CO气体。
过度分泌的 H2O2 在癌变微环境中扩散穿过纳米弹，通过类 Fenton 反应优先分解成 OH 自由基，强氧化性 OH 自由基进一步氧化并与 Fe 中心竞争性配位，导致从 Fe 中心释放 CO。 在低温PTT过程中，逐渐释放的CO可以有效地抑制HSPs的增加，从而降低肿瘤的热阻，促进肿瘤的凋亡。
中国科学院深圳先进技术研究院蔡林涛博士说， “作为一种安全的癌症治疗方式，温和温度下的光热疗法不仅可以诱导肿瘤细胞凋亡，还可以激活 免疫系统 攻击人体内残留的肿瘤细胞，消除肿瘤复发。 我们称这种治疗为光免疫治疗。 毫无疑问，如何选择性地抑制肿瘤细胞中热休克蛋白的表达，逆转细胞的耐热性是关键。”
“小分子HSPs抑制剂和小干扰RNA（siRNA）已广泛与光热转换剂共载，以提高低温PTT的治疗效果。 小分子 HSPs 抑制剂是抗生素或抗癌剂，如 tanespimycin（也称为 17-AAG）、藤黄酸等。”
本研究的主要贡献者张鹏飞博士说， “它们几乎难溶于水，对正常细胞有副作用，而 siRNA 似乎是一个不错的方法。 但是，它们很容易在人体内降解。 我们也对一氧化碳起作用感到惊讶。 它激励我们，没有什么是不可能的。”
这项研究的另一位主要贡献者龚平功博士说， “作为一种信号分子，一氧化碳 (CO) 可以在压力和炎症中触发一系列细胞保护机制。 CO下调HSPs蛋白的机制尚不清楚。 根据一些文献，我们可能假设它可能与 LKB1/AMPK/mTOR 通路有关，但仍需要大量工作来证明这一点。”
使用 PBPTV 中的双-吡啶-噻二唑单元，一种基于双极性吡啶并噻二唑的半导体聚合物可实现高电子亲和力、低 LUMO 能级和扩展共轭。 这显示了在有机电子学中开发高性能电子传输半导体的巨大希望。
这项工作的合作者、湘潭大学陈华杰博士说， “我们以前从未想过它会发光，也从未想过它可以用于生物医学。 这项工作让我们对我们的材料的承诺有了一个概念。 我认为跨学科工作很重要，我将继续与 SIAT 的研究团队合作。”
蔡博士 说过, “气体疗法是一个新兴且有前途的领域，尽管有一些关于将气体疗法与光疗相结合的报道 癌症. 气体与生物过程之间的相互作用可能会为解决疾病治疗中的一些现有问题打开一扇新的大门。 此外，也有基于气体疗法的临床报告。 使用气体来解决光疗中的问题也是药物再利用的一个很好的例子。”
杂志参考：
- 马功成，刘中科，朱春光，等。 用于一氧化碳促进低温光热疗法的 H2O2 响应 NIR-II AIE 纳米弹。 Angewandte Chemie。 DOI： 10.1002/安妮.202207213
