Унимолекулярная самособирающаяся конъюгатная система на основе гемицианина и олеиновой кислоты устраняет раковые стволовые клетки

Раковые стволовые клетки (CSCs) — редкая популяция клеток в опухолевых тканях, которая управляет опухолеобразованием, рецидивом и метастазированием. Разработка противоопухолевых терапий, способных устранять CSCs, имеет большое значение для лечения рака.

Фотодинамическая терапия (PDT) — это метод, использующий лазер для активации фотосенсибилизаторов, что генерирует реактивные формы кислорода (ROS) для подавления роста опухоли. Однако PDT типа II требует кислорода, а гипоксия способствует развитию CSCs, делая терапию неэффективной против CSCs в гипоксичных областях опухоли.

Существующие стратегии преодоления гипоксии (доставка кислорода, катализ перекиси водорода) имеют недостатки: утечка кислорода, недостаток эндогенной H2O2, сложность приготовления систем.

Новый подход: Профессор Цзыфу Ли и коллеги разработали конъюгат олеиновой кислоты и катионного гемицианина (CyOA). Благодаря модификации ненасыщенной жирной кислотой, молекула CyOA способна к унимолекулярной самосборке в наночастицы (CyOA NPs) без каких-либо вспомогательных веществ.

Механизм действия:

  1. Положительно заряженные CyOA NPs эффективно накапливаются в митохондриях.
  2. Под действием света происходит фотодинамическая реакция с выбросом ROS прямо в митохондриях.
  3. Впервые обнаружено, что катионный гемицианин также ингибирует окислительное фосфорилирование (OXPHOS), нацеливаясь на белок комплекса II митохондрий — сукцинатдегидрогеназу (SDHA).

Результаты:

  • CyOA NPs в 50.4 раза более фототоксичны против стволовых клеток рака молочной железы (BCSCs), чем контрольные наночастицы SO3-CyOA NPs.
  • Система одновременно решает две проблемы традиционной PDT: гипоксию в опухолях (за счет ингибирования OXPHOS и снижения потребления кислорода) и короткое время жизни и диффузии ROS (за счет митохондриальной таргетности).
  • В моделях опухолей 4T1 и BCSC наночастицы CyOA показали более высокое подавление роста опухоли и меньшее количество метастазов в легких по сравнению с клинически используемым фотосенсибилизатором Хипорфином, без признаков токсичности in vivo.

Вывод: Разработана простая, эффективная и малотоксичная унимолекулярная самособирающаяся система доставки фотосенсибилизатора. CyOA NPs многофункциональны (ингибитор OXPHOS, фотосенсибилизатор, средство для визуализации in vivo) и имеют хорошие перспективы для клинического применения в борьбе с раковыми стволовыми клетками.

Исследование опубликовано в журнале Research.