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  浙江大學(xué)李翔等團(tuán)隊(duì)制備新型納米顆粒開發(fā)腫瘤治療新方法
  
  2023-06-27 來源：轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)
  
  近日，浙江大學(xué)李翔及Fu Yike共同在知名期刊《Advanced Science》發(fā)表了題為“An Inter-Cooperative Biohybrid Platform to Enable Tumor Ablation and Immune Activation”的研究論文，該研究設(shè)計(jì)并制備了一種由響應(yīng)性材料和具有協(xié)同效應(yīng)的微生物組成的生物雜化治療系統(tǒng)，用于腫瘤治療。該生物雜化系統(tǒng)中，S2O32?-插層CoFe層狀雙氫氧化物（LDH）集成在貝克酵母的表面。
  
  研究背景
  
  微生物的多樣性為腫瘤治療方面的應(yīng)用提供了可能。微生物的獨(dú)特特性已被用于腫瘤治療，如靶向遞送、免疫刺激和葡萄糖消耗。近年來雖已有廣泛研究進(jìn)行報(bào)道，但對(duì)于微生物參與的生物雜化材料在腫瘤治療中的探索仍處于初始狀態(tài)。一種常見的策略是微生物在靶向遞送、光熱治療或化學(xué)動(dòng)力治療中作為有效的載體和免疫刺激劑。多種代謝途徑賦予活微生物生產(chǎn)抗腫瘤物質(zhì)的能力，但由于腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment, TME)與某些代謝發(fā)生閾值(如溫度、酸度、資源)的條件不匹配，很少被探索。目前的方案是利用微生物的代謝來消耗TME中的特定成分，由于代謝物或成分有限，效果較差?；诖耍哂卸ㄖ乒δ艿牟牧?，用于納米醫(yī)學(xué)目的的探索，可能會(huì)提供必要的物質(zhì)或調(diào)節(jié)TME，以維持天然微生物的持續(xù)代謝。此外，功能材料的整合也可能使微生物在系統(tǒng)循環(huán)中具有逃避免疫監(jiān)視的特性。另一方面，微生物的代謝物也可能對(duì)材料在疾病部位發(fā)揮作用起到積極作用。TME響應(yīng)納米材料與微生物的智能整合會(huì)搭建起一種“相互合作”的治療平臺(tái)，以提高癌癥等重大疾病的治療效果。
  
  釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)又稱“面包酵母”或“啤酒酵母”，是與人類生活密切相關(guān)的真菌之一。它被稱為益生菌，可以通過硫代謝將硫資源(如硫代硫酸鹽、硫酸鹽、硫醇)轉(zhuǎn)化為H2S，在葡萄酒釀造行業(yè)產(chǎn)生臭雞蛋氣味。不同于其在葡萄酒釀造中的不利作用，H2S因其獨(dú)特的信號(hào)傳導(dǎo)和還原特性而被廣泛認(rèn)為是一種有效的抑制腫瘤的氣體分子。H2S的還原性質(zhì)也可能表現(xiàn)出促進(jìn)某些離子(如Fe3+)催化性質(zhì)的潛力。然而，與葡萄汁中約160 ~ 700 mg L - 1的硫酸鹽相比，人體內(nèi)硫代硫酸鹽和硫酸鹽的血液濃度分別低至約11.3 mg L - 1和約5 ~ 10 mg L - 1。因此，酵母的硫代謝在體內(nèi)環(huán)境中受到顯著抑制，其抑制腫瘤的效果受到相當(dāng)大的限制。該差異限制了酵母在體內(nèi)環(huán)境的硫代謝，并對(duì)該團(tuán)隊(duì)將酵母硫代謝直接應(yīng)用于腫瘤抑制的假設(shè)產(chǎn)生了影響。
  
  研究過程
  
  層狀雙氫氧化物呈現(xiàn)出由主氫氧化物層和層間空間組成的微觀結(jié)構(gòu)，顯示出補(bǔ)償生物系統(tǒng)中硫資源缺乏的潛力。這種類型的二維材料因其可改變的金屬離子，氫氧化物層中的高正電荷密度以及層間負(fù)離子負(fù)載能力而受到廣泛關(guān)注。含硫陰離子可通過層狀雙氫氧化物層間負(fù)載，促進(jìn)酵母代謝。此外，氫氧化物層中所選擇的金屬離子可能具有催化作用，已被用于腫瘤抑制的目的。獨(dú)特的電正層與電負(fù)性酵母細(xì)胞膜相匹配，為酵母表面層狀雙氫氧化物的自組裝鋪平了道路。值得注意的是，由于氫氧化物的性質(zhì)，層狀雙氫氧化物呈現(xiàn)出典型的酸響應(yīng)性降解，促進(jìn)了酵母在腫瘤部位的H2S產(chǎn)量。
  
  受此啟發(fā)，研究人員研究了硫代硫酸鹽-嵌入咖啡層狀雙氫氧化物(LDH)納米粒子，并將其與貝克酵母結(jié)合，構(gòu)建了一個(gè)相互協(xié)作的生物雜化平臺(tái)，用于腫瘤治療。在該系統(tǒng)中，兩個(gè)對(duì)應(yīng)物相互促進(jìn)，在靶向到達(dá)腫瘤部位后觸發(fā)一系列獨(dú)特的現(xiàn)象，包括S2O32?的釋放、H2S的產(chǎn)生和催化劑的原位生成。由于對(duì)TME的反應(yīng)性降解，低免疫原性的LDH可以有效地屏蔽酵母表面抗原，并因暴露在腫瘤部位而激活抗原。獨(dú)特的相互作用和局部免疫刺激使得納米材料功能化的微生物能夠進(jìn)行腫瘤治療，并增強(qiáng)了治療效果。
  
  相互協(xié)作的腫瘤消融和免疫再激活生物雜化平臺(tái)示意圖
  
  研究意義
  
  綜上所述，研究人員設(shè)計(jì)并成功構(gòu)建了一個(gè)基于酵母硫代謝的協(xié)同治療平臺(tái)。通過協(xié)同設(shè)計(jì)，活微生物與功能材料的結(jié)合可以共同實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的功能，為原有功效不適合單獨(dú)作為治療藥物的微生物和材料提供了適用的方法。微生物種類的多樣性，以及納米功能物質(zhì)的多樣性，為協(xié)同平臺(tái)的設(shè)計(jì)提供了豐富的選擇，使其具有許多難以實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和強(qiáng)大的治療效果。因此，這項(xiàng)研究有望在基于這一概念的多功能治療的后續(xù)探索中引發(fā)另一波浪潮。
  
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