Zwiększona ekspresja białek szoku cieplnego (HSP) osłabia skuteczność terapeutyczną terapii fototermicznej (PTT). Zahamowanie naprawy HSP ma kluczowe znaczenie dla poprawy wydajności niskotemperaturowego PTT.
Nowe badanie autorstwa Chińska Akademia Nauk zasugerował nową strategię hamowania ekspresji HSP. Podejście to polega na użyciu gazowego tlenku węgla. Oferuje alternatywną strategię zwiększania PTT w niskiej temperaturze.
Naukowcy rozpoczęli od opracowania wyzwalanego chemicznie fotoaktywnego nanosystemu dostarczania, zwanego nanobombą AIE. System ten oparty jest na samoorganizacji polimeru luminescencyjnego NIR-II o właściwościach emisji indukowanej agregacją (PBPTV) oraz domowej roboty tlenek węgla (CO) polimer nośnikowy MPEG(CO). Wysokie stężenie H2O2 w mikrośrodowisku guza mogłoby odpalić nanobombę, która następnie selektywnie uwalniałaby gazowy CO w komórkach nowotworowych.
Nadmiernie wydzielany H2O2 dyfunduje przez nanobombę w nowotworowym mikrośrodowisku, preferencyjnie rozkładając się na rodniki OH w reakcji podobnej do Fentona, a silnie utleniające rodniki OH dalej utleniają się i współzawodniczą z centrum Fe, co powoduje uwolnienie CO z centrum Fe. Podczas procedury PTT w niskiej temperaturze stopniowo uwalniany CO może skutecznie hamować zwiększoną produkcję HSP, aby zmniejszyć opór termiczny guza i promować apoptozę guza.
Dr CAI Lintao z Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) CAS powiedział: „Jako bezpieczna metoda leczenia raka, terapia fototermiczna w łagodnej temperaturze może nie tylko indukować apoptozę guza, ale także aktywować układ odpornościowy zaatakować pozostałą komórkę nowotworową w ludzkim ciele i wyeliminować nawrót nowotworu. Nazywamy to leczenie fotoimmunoterapią. Nie ma wątpliwości, że kluczem jest selektywne hamowanie ekspresji białek szoku cieplnego w komórkach nowotworowych i odwrócenie termotolerancji komórki.”
„Małocząsteczkowy inhibitor HSP i drobnocząsteczkowy interferujący RNA (siRNA) zostały szeroko połączone z czynnikami konwersji fototermicznej, aby poprawić efekt terapeutyczny niskotemperaturowej PTT. Małocząsteczkowe inhibitory HSP to antybiotyki lub środki przeciwnowotworowe, takie jak tanespimycyna (znana również jako 17-AAG), kwas gambogowy i tak dalej.
Dr ZHANG Pengfei, główny autor tego badania, powiedział: „Są prawie trudne do rozpuszczenia w wodzie i mają efekt uboczny w stosunku do normalnych komórek, a siRNA wydaje się być dobrym podejściem. Jednak tak łatwo ulegają degradacji w organizmie człowieka. Jesteśmy również zaskoczeni, że tlenek węgla działa. Inspiruje nas, że nie ma rzeczy niemożliwych.”
Dr GONG Ping Gong, inny główny współautor tego badania, powiedział: „Jako cząsteczka sygnalizacyjna, tlenek węgla (CO) może wyzwalać szereg komórkowych mechanizmów ochronnych w stresie i stanach zapalnych. Mechanizm białka HSP obniżającego poziom CO jest nadal niejasny. Zgodnie z niektórymi literaturami możemy postawić hipotezę, że może to być związane ze szlakiem LKB1/AMPK/mTOR, ale potrzeba jeszcze dużo pracy, aby to udowodnić”.
Wykorzystując jednostkę bis-pirydal-tiadiazol w PBPTV, ambipolarny polimer półprzewodnikowy na bazie pirydal-tiadiazolu pozwala na wysokie powinowactwo elektronowe, niski poziom LUMO i rozszerzoną koniugację. To okazało się bardzo obiecujące dla opracowania wysokowydajnych półprzewodników transportujących elektrony w elektronice organicznej.
Dr Huajie Chen z Xiangtan University, współpracownik tej pracy, powiedział: „Nigdy wcześniej nie myśleliśmy, że może emitować światło i nigdy nie sądziliśmy, że można go wykorzystać w biomedycynie. Ta praca daje nam wyobrażenie o obietnicy naszego materiału. Myślę, że ważne jest, aby pracować w różnych dyscyplinach i będę nadal pracować z zespołem badawczym w SIAT”.
Dr CAI powiedziany, „Terapia gazowa to rozwijająca się i obiecująca dziedzina, chociaż istnieją doniesienia o łączeniu terapii gazowej z fototerapią rak. Interakcja między gazem a procesem biologicznym może otworzyć nowe drzwi do rozwiązania niektórych istniejących problemów w terapii chorób. Poza tym istnieją również doniesienia kliniczne oparte na terapii gazowej. Wykorzystanie gazu do rozwiązania problemu w fototerapii jest również dobrym przykładem zmiany przeznaczenia leku”.
Referencje czasopisma:
- Gongcheng Ma, Zhongke Liu, Chunguang Zhu i in. H2O2-Responsive NIR-II AIE Nanobomb do niskotemperaturowej terapii fototermicznej wzmacniającej tlenek węgla. Angewandte Chemie, DOI: 10.1002/nie.202207213
