PNAS：癌癥的金納米棒光熱療法在異種移植小鼠中的功效、長期毒性和機理研究

【背景介紹】

等離子體光熱療法（PPTT）最近引起了相當大的關注，因為等離子體納米粒子可以有效地將吸收的近紅外（NIR）光轉換成最終殺死癌細胞的熱量。金納米棒（AuNRs）與其他金納米粒子相比顯示獨特的物理化學性質，因為它們能有效吸收和散射近紅外輻射（650-900nm），并具有合適的縱橫比（長度除以寬度）。金納米棒（AuNRs）輔助等離子體光熱療法（AuNRs-PPTT）是一種有有效的抗癌策略，其中AuNRs吸收近紅外光并將其轉化為熱，主要通過凋亡和/或壞死引起細胞死亡。開發有效的PPTT誘導癌細胞凋亡并避免體內壞死，探索其分子作用機制是非常重要的。 此外，治療后AuNRs的長期效果的評估對臨床使用至關重要。

【成果簡介】

近日，來自喬治亞理工學院的?Mostafa A. El-Sayed教授（通訊作者）團隊優化了AuNRs的尺寸、表面改性、濃度和PPTT的激光功率（2 W / cm²）來實現最大的凋亡誘導率。并且使用定量蛋白質分析研究了小鼠腫瘤組織中AuNRs-PPTT的潛在作用機制。此外還報告了一項15個月的毒性研究，顯示AuNRs在體內沒有長期毒性。證明了AuNRs-PPTT平臺在小鼠模型中對于癌癥治療是有效和安全的。

【圖文導讀】

圖1?Au NRs @ RF在體內和體外的效果

A）Au NRs @ Rifampicin的表征和結合以及表面配體經過PPTT后的釋放示意圖

B）對照樣品光學切片（無納米粒子），Au NRs @ RF孵育的細胞，以及經過PPTT后的細胞的DIC圖像 。白色箭頭表示Au NRs聚集。（比例尺，10μm）

C）在用Au NRs或Au NRs @ RF和PPTT處理72小時后的MDA686TU HNSCC細胞中的比較凋亡分析

D）用Au NRs @ PEG-PPTT和Au NRs @ RF-PPTT處理后，在MDA686TU HNSCC細胞系中表達指定蛋白的印跡

E）MDA686TUHNSCC腫瘤異種移植物生長進程

F）來自每個指定組的代表性小鼠圖像

G）通過IHC分析檢測異種移植組織中Ki-67的表達

圖2?定量蛋白質分析

A）Au NRs @ PEG-PPTT和Au NRs @ RF-PPTT擾動的蛋白質組與對照組相比綜合熱圖

B）與對照組相比，Au NRs @ PEG-PPTT和Au NRs @ RF-PPTT打亂的蛋白質折疊分布

C）分別是不受限制，增加和減少的蛋白質數量條形圖

D）每組中鑒定的差異表達蛋白質的維恩圖

E）細胞凋亡相關的蛋白質的熱圖

F）鑒定與凋亡有關的方式

G）細胞凋亡的簡化過程圖

圖3?Au NRs對器官毒性和積累的影響

A）小鼠的肝臟，脾臟，腎臟和肺的組織病理學圖像在 注射單劑量的AuNRs 之后的不同時間點

B）在兩個時間點Au NRs 的TEM圖像

C-F）注射單劑量的Au NRs15個月內不同器官中的Au NRs積累，肝臟（C），脾臟（D），腎臟（E）和肺（F）分別顯示在不同時間點的小鼠的Au濃度

【總結】

本文研究了Au NRs輔助PPTT的分子機制，并檢測了小鼠模型中15周的Au NRs的毒性和效果。結果證明Au NRs-PPTT對于癌癥的局部治療是非常有效和安全的。

文獻鏈接：Efficacy, long-term toxicity, and mechanistic studies of gold nanorods photothermal therapy of cancer in xenograft mice（PNAS,2017,DOI: 10.1073/pnas.1619302114 ）

本文由材料人生物材料組李倫供稿，材料牛編輯整理。

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