哈尔滨工程大学杨飘萍教授、山东大学李春霞教授和中科院长春应化所林君研究员合作发表《Coord. Chem. Rev.》长篇综述:内源性/外源性刺激触发的纳米平台用于增强化学动力学治疗的最新进展。
鉴于肿瘤微环境(TME)某些独特的内化特征(主要包括缺氧、酸性、较高浓度的H2O2和谷胱甘肽(GSH)等),人们引入了先进的纳米技术来提高细胞内的活性氧(ROS)水平,主要涉及过渡金属的芬顿和类芬顿反应、金属催化反应和过氧化物酶催化反应,用于肿瘤的化学动力学治疗(CDT)。然而,存在许多不可避免的问题,如铁基材料的芬顿反应条件苛刻,反应效率低,内源性H2O2有限,抗氧化系统中和产生的ROS,单一CDT模式的治疗效果不理想等,严重限制了CDT在抗癌领域的应用,而这又恰好促进了具有更好治疗效果的增强型CDT纳米平台的产生和发展。近日,哈尔滨工程大学杨飘萍教授、山东大学李春霞教授和中科院长春应化所林君研究员对增强型CDT抗肿瘤策略进行了综述,即在国际著名化学期刊Coordination Chemistry Reviews (IF:22.3)发表了题为“Recent advances on endogenous/exogenous stimuli-triggered nanoplatforms for enhanced chemodynamic therapy”的长篇综述文章(篇幅长达70页),旨在对近年来出现的强化CDT抗肿瘤策略进行系统的讨论、分类和深入的回顾、总结,涉及由内源性/外源性刺激引发的氧化应激的放大策略。内源性刺激主要来自TME或癌细胞内部(如酸性pH值、葡萄糖、GSH、一些特定的酶等),外源性刺激包括光、热和超声等。这里根据这些刺激的来源将增强型CDT纳米材料分为三大类,即内源性刺激反应型纳米材料、外源性刺激反应型纳米材料和内源性/外源性共刺激反应型纳米材料。作者从材料的合理设计和制备、作用机制与潜在的医学应用等方面对代表性例子进行了剖析和讨论。最后,总结了目前CDT发展中遇到的困难和瓶颈,并指出了该领域未来发展的初步方向,以努力调动、协调生物学和化学的潜在力量。
本文的主要内容包括:
第一部分(绪论)介绍了ROS的类型、来源和生物学功能,ROS介导的CDT的产生和治疗优势,以及撰写本综述的目的。
第二部分(传统的基于芬顿反应的CDT)主要介绍了基于芬顿反应的提升细胞内氧化应激策略、限制其进一步发展的几个主要问题,以及相应的解决方案。
第三部分(内部微环境刺激)介绍了利用TME的独特特征(如pH值、氧化还原环境、高表达酶、糖酵解过程、离子等)启动高效CDT的各种策略,包括单一内源性刺激反应策略、两个或多个内源性刺激反应策略。
第四部分(外部能量场的刺激)主要讨论外部刺激(如光、热、超声波和X射线)响应型纳米平台在增强CDT抗癌领域中的应用。
第五部分(内源性/外源性共刺激响应型CDT纳米平台)介绍了TME内部调控或TME与外部刺激响应的多重刺激响应型CDT纳米平台,包括糖酵解/热、氧化还原反应/热、酶/热、pH/热、pH/热/氧化还原反应以及其他多响应性纳米系统。
第六部分(其他响应性)介绍了另外三个响应性增强CDT的纳米平台,包括基于阻断肿瘤细胞自噬、利用内源性H2S刺激建立高效的Fe3 /Fe2 转换体系、以及用于增强CDT的细菌生物反应器。
第七部分(结论和展望方向)主要是对本文进行总结,指出增强型CDT纳米平台目前面临的几个关键问题,并对今后的研究工作提出一些相应的建议和意见,以期尽快实现CDT的下一步快速发展。
本文第一作者是来自哈尔滨工程大学的博士研究生孙倩倩,通讯作者是哈尔滨工程大学杨飘萍教授、山东大学李春霞教授和中科院长春应化所林君研究员。本文获得国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金、山东省自然科学基金、中国博士后科学基金和中央高校基础研究基金等支持。
文献链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010854521005415?via=ihub