Durch die Mikroumgebung des Tumors aktivierte Nanostruktur ermöglicht eine präzise multimodale Therapie

Kürzlich hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Wu Zhengyan vom Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Zusammenarbeit mit der Binzhou Medical University erfolgreich eine Nanostruktur entwickelt, die die Erkennung und Behandlung von Tumoren verbessert.

Ihre Arbeit, kürzlich veröffentlicht In Kleinkonzentriert sich auf die Entwicklung einer hochspezifischen Methode zur Diagnose und Behandlung von Tumoren mithilfe einer Kombination aus Magnetresonanztomographie und Enzymaktivität.

„Bestimmte chemische Reaktionen, die als metallionenvermittelte Fenton-ähnliche Reaktion bezeichnet werden, können die Konzentration schädlicher reaktiver Sauerstoffspezies schnell erhöhen und das Tumorwachstum verlangsamen“, sagte Prof. Wu, „und Enzyme aus Kupfer, die eine hohe katalytische Aktivität haben.“ reagieren gut auf die Tumorumgebung, sind nicht sehr stabil.“

Daher ermöglicht die Entwicklung eines auf die Tumormikroumgebung reagierenden nanotheranostischen Kern-Schale-Wirkstoffs eine frühzeitige Tumordiagnose und Überwachung der Behandlungswirksamkeit und schützt kupferbasierte Nanoenzyme vor der Deaktivierung aufgrund sterischer Hinderung.

Um dieses Problem anzugehen, entwickelte das Forschungsteam ein spezielles Nanoenzym namens CuMnO@Fe3O4 (CMF) mit einer Kern-Schale-Struktur, das auf die Mikroumgebung des Tumors reagiert. Anschließend befestigten sie PDGFB-Zielliganden an der Oberfläche von CMF und schufen so ein spezifisches Nanoenzym für Tumore, das als PCMF bekannt ist.

Das Kern-Schale-Design von PCMF verhindert Störungen durch Thiolgruppen, die in großen Molekülen während der Zirkulation im Blutkreislauf vorkommen. Dies fördert die Antitumoraktivität von PCMF.

PCMF zeigt sowohl T1- als auch T2-Dualkontrast-Bildgebungsfähigkeiten, wenn es durch schwache Säure und Glutathion aktiviert wird. Dies bedeutet, dass es einen verbesserten Bildkontrast für die Diagnose von Tumoren bieten kann.

Darüber hinaus wird PCMF in der Mikroumgebung des Tumors abgebaut und setzt Metallionen sowie ultrakleines Eisenoxid frei. Dieser Prozess verbraucht Glutathion, beschleunigt Fenton und Fenton-ähnliche Reaktionen, erhöht den intrazellulären Gehalt an reaktiven Sauerstoffspezies und induziert Apoptose und Ferroptose in Krebszellen.

PCMF verfügt außerdem über die Fähigkeit zur photothermischen Umwandlung und kann daher für eine kombinierte photothermische und nanokatalytische Therapie verwendet werden, wodurch die Antikrebsaktivität erhöht wird.

Nach Angaben des Teams liefert diese Arbeit Einblicke in die Erzielung einer hochsensiblen tumorspezifischen therapeutischen Diagnose.