Η αυξημένη έκφραση των πρωτεϊνών θερμικού σοκ (HSPs) μειώνει τη θεραπευτική αποτελεσματικότητα της φωτοθερμικής θεραπείας (PTT). Η αναστολή της επισκευής των HSPs είναι ζωτικής σημασίας για τη βελτίωση της απόδοσης του PTT σε χαμηλή θερμοκρασία.
Μια νέα μελέτη από το Κινεζική Ακαδημία Επιστημών έχει προτείνει μια νέα στρατηγική για την αναστολή της έκφρασης των HSPs. Η προσέγγιση περιλαμβάνει τη χρήση αερίου οξειδίου του άνθρακα. Προσφέρει μια εναλλακτική στρατηγική για την ενίσχυση του PTT σε χαμηλή θερμοκρασία.
Οι επιστήμονες ξεκίνησαν με την ανάπτυξη ενός φωτοενεργού συστήματος νανοπαραγωγής που ενεργοποιείται από τη χημική διέγερση που ονομάζεται νανοβόμβα AIE. Αυτό το σύστημα βασίζεται στην αυτοσυναρμολόγηση φωταυγούς πολυμερούς NIR-II με ιδιότητες εκπομπής που προκαλούνται από συσσωμάτωση (PBPTV) και σπιτικό μονοξείδιο του άνθρακα (CO) πολυμερές φορέα MPEG(CO). Η υψηλή συγκέντρωση H2O2 στο μικροπεριβάλλον του όγκου θα μπορούσε να πυροδοτήσει τη νανοβόμβα, η οποία στη συνέχεια θα απελευθερώσει επιλεκτικά αέριο CO στα κύτταρα του όγκου.
Το υπερεκκριμένο H2O2 διαχέεται σε όλη τη νανοβόμβα στο καρκινικό μικροπεριβάλλον για να αποσυντεθεί κατά προτίμηση σε ρίζες ΟΗ μέσω μιας αντίδρασης τύπου Fenton και οι ισχυρά οξειδωτικές ρίζες ΟΗ οξειδώνονται περαιτέρω και συντονίζονται ανταγωνιστικά με το κέντρο Fe, με αποτέλεσμα την απελευθέρωση CO από το κέντρο Fe. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας PTT χαμηλής θερμοκρασίας, το προοδευτικά απελευθερούμενο CO θα μπορούσε να καταστείλει αποτελεσματικά την αυξημένη παραγωγή HSPs για τη μείωση της θερμικής αντίστασης του όγκου και την προώθηση της απόπτωσης του όγκου.
Ο Δρ CAI Lintao από το Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) του CAS είπε, «Ως ασφαλής τρόπος θεραπείας του καρκίνου, η φωτοθερμική θεραπεία σε ήπια θερμοκρασία θα μπορούσε όχι μόνο να προκαλέσει την απόπτωση του όγκου αλλά και να ενεργοποιήσει την ανοσοποιητικό σύστημα να επιτεθεί στο υπολειμματικό κύτταρο όγκου στο ανθρώπινο σώμα και να εξαλείψει την επανεμφάνιση του όγκου. ονομάστε αυτή τη θεραπεία φωτο-ανοσο-θεραπεία. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι το κλειδί είναι ο τρόπος επιλεκτικής αναστολής της έκφρασης των πρωτεϊνών θερμικού σοκ στα καρκινικά κύτταρα και η αντίστροφη θερμοανεκτικότητα του κυττάρου».
«Οι μικροί μοριακός αναστολέας HSPs και το RNA μικρής παρεμβολής (siRNA) έχουν συν-φορτωθεί ευρέως με φωτοθερμικούς παράγοντες μετατροπής για τη βελτίωση του θεραπευτικού αποτελέσματος του PTT χαμηλής θερμοκρασίας. Οι μικρομοριακοί αναστολείς HSP είναι αντιβιοτικά ή αντικαρκινικοί παράγοντες, όπως η τανεσπιμυκίνη (επίσης γνωστή ως 17-AAG), το γαμπογικό οξύ και ούτω καθεξής.
Ο Δρ ZHANG Pengfei, ο κύριος συντελεστής αυτής της μελέτης, είπε: «Είναι σχεδόν δύσκολο να διαλυθούν στο νερό και έχουν παρενέργεια στα φυσιολογικά κύτταρα και το siRNA φαίνεται να είναι μια καλή προσέγγιση. Ωστόσο, είναι τόσο εύκολο να υποβαθμιστούν στο ανθρώπινο σώμα. Μας εκπλήσσει επίσης το γεγονός ότι το οξείδιο του άνθρακα λειτουργεί. Μας εμπνέει ότι τίποτα δεν είναι αδύνατο».
Ο Δρ GONG Πινγκ Γκονγκ, άλλος κύριος συντελεστής αυτής της μελέτης, είπε: «Ως σηματοδοτικό μόριο, το οξείδιο του άνθρακα (CO) μπορεί να ενεργοποιήσει μια σειρά κυτταρικών προστατευτικών μηχανισμών στο στρες και τη φλεγμονή. Ο μηχανισμός της πρωτεΐνης HSPs που ρυθμίζει προς τα κάτω το CO είναι ακόμα ασαφής. Σύμφωνα με κάποια βιβλιογραφία, μπορεί να υποθέσουμε ότι μπορεί να σχετίζεται με το μονοπάτι LKB1/AMPK/mTOR, αλλά χρειάζεται ακόμη πολλή δουλειά για να το αποδείξουμε».
Χρησιμοποιώντας τη μονάδα δις-πυριδαλ-θειαδιαζόλης στο PBPTV, ένα αμφιπολικό ημιαγώγιμο πολυμερές με βάση τη θειαδιαζόλη επιτρέπει υψηλή συγγένεια ηλεκτρονίων, χαμηλό επίπεδο LUMO και εκτεταμένη σύζευξη. Αυτό έχει δείξει μεγάλη υπόσχεση για την ανάπτυξη ημιαγωγών μεταφοράς ηλεκτρονίων υψηλής απόδοσης στα οργανικά ηλεκτρονικά.
Ο Δρ Huajie Chen από το Πανεπιστήμιο Xiangtan, συνεργάτης σε αυτήν την εργασία, είπε: «Ποτέ δεν είχαμε σκεφτεί ότι θα μπορούσε να εκπέμπει φως πριν, και ποτέ δεν πιστεύαμε ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στη βιοϊατρική. Αυτή η εργασία μας δίνει μια ιδέα για την υπόσχεση του υλικού μας. Πιστεύω ότι είναι σημαντικό να εργάζομαι σε διάφορους κλάδους και θα συνεχίσω να συνεργάζομαι με την ερευνητική ομάδα της SIAT.»
Δρ. CAI είπε, «Η αέρια θεραπεία είναι ένας αναδυόμενος και πολλά υποσχόμενος τομέας, αν και υπάρχουν ορισμένες αναφορές σχετικά με το συνδυασμό αεριοθεραπείας με φωτοθεραπεία για Καρκίνος. Η αλληλεπίδραση μεταξύ του αερίου και της βιολογικής διαδικασίας μπορεί να ανοίξει μια νέα πόρτα για την επίλυση ορισμένων υπαρχόντων προβλημάτων στη θεραπεία ασθενειών. Άλλωστε, υπάρχουν και κλινικές αναφορές που βασίζονται στη θεραπεία αερίων. Η χρήση αερίου για την επίλυση του προβλήματος στη φωτοθεραπεία είναι επίσης ένα καλό παράδειγμα επαναχρησιμοποίησης φαρμάκων».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Gongcheng Ma, Zhongke Liu, Chunguang Zhu, et al. H2O2-Responsive NIR-II AIE Nanobomb για φωτοθερμική θεραπεία χαμηλής θερμοκρασίας που ενισχύει το μονοξείδιο του άνθρακα. Εφαρμοσμένη χημείαΕ DOI: 10.1002/anie.202207213
