PNAS：癌症的金纳米棒光热疗法在异种移植小鼠中的功效、长期毒性和机理研究

【背景介绍】

等离子体光热疗法（PPTT）最近引起了相当大的关注，因为等离子体纳米粒子可以有效地将吸收的近红外（NIR）光转换成最终杀死癌细胞的热量。金纳米棒（AuNRs）与其他金纳米粒子相比显示独特的物理化学性质，因为它们能有效吸收和散射近红外辐射（650-900nm），并具有合适的纵横比（长度除以宽度）。金纳米棒（AuNRs）辅助等离子体光热疗法（AuNRs-PPTT）是一种有有效的抗癌策略，其中AuNRs吸收近红外光并将其转化为热，主要通过凋亡和/或坏死引起细胞死亡。开发有效的PPTT诱导癌细胞凋亡并避免体内坏死，探索其分子作用机制是非常重要的。 此外，治疗后AuNRs的长期效果的评估对临床使用至关重要。

【成果简介】

近日，来自乔治亚理工学院的 Mostafa A. El-Sayed教授（通讯作者）团队优化了AuNRs的尺寸、表面改性、浓度和PPTT的激光功率（2 W / cm²）来实现最大的凋亡诱导率。并且使用定量蛋白质分析研究了小鼠肿瘤组织中AuNRs-PPTT的潜在作用机制。此外还报告了一项15个月的毒性研究，显示AuNRs在体内没有长期毒性。证明了AuNRs-PPTT平台在小鼠模型中对于癌症治疗是有效和安全的。

【图文导读】

图1 Au NRs @ RF在体内和体外的效果

A）Au NRs @ Rifampicin的表征和结合以及表面配体经过PPTT后的释放示意图

B）对照样品光学切片（无纳米粒子），Au NRs @ RF孵育的细胞，以及经过PPTT后的细胞的DIC图像 。白色箭头表示Au NRs聚集。（比例尺，10μm）

C）在用Au NRs或Au NRs @ RF和PPTT处理72小时后的MDA686TU HNSCC细胞中的比较凋亡分析

D）用Au NRs @ PEG-PPTT和Au NRs @ RF-PPTT处理后，在MDA686TU HNSCC细胞系中表达指定蛋白的印迹

E）MDA686TUHNSCC肿瘤异种移植物生长进程

F）来自每个指定组的代表性小鼠图像

G）通过IHC分析检测异种移植组织中Ki-67的表达

图2 定量蛋白质分析

A）Au NRs @ PEG-PPTT和Au NRs @ RF-PPTT扰动的蛋白质组与对照组相比综合热图

B）与对照组相比，Au NRs @ PEG-PPTT和Au NRs @ RF-PPTT打乱的蛋白质折叠分布

C）分别是不受限制，增加和减少的蛋白质数量条形图

D）每组中鉴定的差异表达蛋白质的维恩图

E）细胞凋亡相关的蛋白质的热图

F）鉴定与凋亡有关的方式

G）细胞凋亡的简化过程图

图3 Au NRs对器官毒性和积累的影响

A）小鼠的肝脏，脾脏，肾脏和肺的组织病理学图像在 注射单剂量的AuNRs 之后的不同时间点

B）在两个时间点Au NRs 的TEM图像

C-F）注射单剂量的Au NRs15个月内不同器官中的Au NRs积累，肝脏（C），脾脏（D），肾脏（E）和肺（F）分别显示在不同时间点的小鼠的Au浓度

【总结】

本文研究了Au NRs辅助PPTT的分子机制，并检测了小鼠模型中15周的Au NRs的毒性和效果。结果证明Au NRs-PPTT对于癌症的局部治疗是非常有效和安全的。

文献链接：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组李伦供稿，材料牛编辑整理。

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