肺癌，作为全球癌症相关死亡的主要原因之一，非小细胞肺癌（NSCLC）占据了肺癌的大部分病例。当前，NSCLC 的临床诊疗面临着诸多严峻挑战。在诊断方面，传统的成像方法难以发现早期癌性病变、转移灶以及治疗后的病灶，导致许多患者确诊时已处于晚期。从治疗角度看，手术创伤大，放疗会对周围健康组织造成损害，小分子药物靶向化疗成本高昂。而且，临床中诊断和治疗相对独立，患者难以获得低成本、高效率的一体化诊疗服务。因此，开发一种高效且精准的一体化诊疗策略迫在眉睫。
黑龙江中医药大学、中国中医科学院中药研究所等机构的研究人员开展了一项关于多功能 pH 敏感核壳纳米粒子 AHA@MnP/QCT NPs 的研究。该研究成果发表在《Molecular Cancer》上，为 NSCLC 的诊疗带来了新的希望。
研究人员采用了多种关键技术方法。在纳米粒子制备方面，通过特定的化学反应合成 AHA@MnP/QCT NPs，并对其进行全面的表征分析。细胞实验利用 CCK-8、流式细胞术、蛋白质免疫印迹等技术，探究纳米粒子对肿瘤细胞的作用机制。动物实验则建立 Lewis 肿瘤荷瘤小鼠模型，评估纳米粒子的体内抗肿瘤效果，同时利用免疫荧光技术分析免疫细胞分布和巨噬细胞极化情况。此外，还运用体内荧光成像系统和磁共振成像（MRI）技术研究纳米粒子的生物分布和成像能力。
制备和表征 AHA@MnP/QCT NPs
研究人员通过三步法合成了 AHA@MnP/QCT NPs。首先激活透明质酸（HA）上的羧基，使其与阿仑膦酸盐接枝形成 AHA；然后将 MnCl2与槲皮素（QCT）络合形成稳定的核心；最后在超声条件下滴加含有 AHA 的缓冲液，制备得到纳米粒子。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能量色散光谱（EDS）等多种手段对纳米粒子进行表征，结果显示其呈球形、表面光滑、粒径均一，且成功负载了 QCT 和 Mn2+。同时，该纳米粒子具有良好的稳定性，在不同条件下均能保持稳定的形态和性能。
细胞摄取和释放机制
HA 的修饰使 AHA@MnP/QCT NPs 能够特异性地靶向肿瘤细胞表面的 CD44 受体。通过流式细胞术和激光共聚焦显微镜观察发现，该纳米粒子在肿瘤细胞中的摄取效率较高。在不同 pH 条件下的释放实验表明，纳米粒子在生理条件（pH 7.4）下保持稳定，而在酸性肿瘤微环境（pH 5.0）中迅速分解，释放出 QCT 和 Mn2+，实现了肿瘤部位的特异性药物释放。此外，纳米粒子在细胞内能够有效地从溶酶体中逃逸，进一步增强了其治疗效果。
体外抗肿瘤作用
利用 CCK-8 细胞计数试剂盒、Annexin V-FITC/PI 流式细胞术和蛋白质免疫印迹实验，研究发现 AHA@MnP/QCT NPs 对 Lewis 和 A549 细胞具有显著的抑制作用，且这种抑制作用呈浓度依赖性。与单独使用 QCT 或 AHA@MnP NPs 相比，AHA@MnP/QCT NPs 能够更有效地诱导肿瘤细胞凋亡，其机制可能与调节 Bcl-2 家族蛋白表达和激活 caspase 级联反应有关。此外，该纳米粒子还能诱导肿瘤细胞发生自噬，表明其通过多种途径发挥抗肿瘤作用。
药效学机制
通过对 Lewis 细胞进行基因转录组分析，研究人员发现 AHA@MnP/QCT NPs 主要通过促进肿瘤细胞死亡和破坏其代谢过程来发挥药效。该纳米粒子能够上调与免疫效应过程、肿瘤坏死因子（TNF）产生、凋亡信号通路和活性氧（ROS）反应相关的基因，同时下调与糖酵解过程、上皮细胞分化、ATP 代谢、细胞粘附和细胞发育相关的基因。进一步研究表明，AHA@MnP/QCT NPs 通过增加 ROS 积累、上调凋亡和坏死性凋亡通路以及刺激免疫反应等途径，发挥抗肿瘤作用。
多种靶向治疗 - 铁死亡
Mn2+在酸性条件下释放，通过芬顿样反应与 H2O2相互作用，导致线粒体和内质网破裂，诱导肿瘤细胞发生铁死亡。体外实验和肿瘤细胞模型研究发现，AHA@MnP/QCT NPs 能够分解 H2O2，降低细胞内 H2O2水平，同时增加氧化型谷胱甘肽（GSSG）水平，促进 ROS 生成和脂质过氧化，最终导致肿瘤细胞死亡。
多种靶向治疗 - 免疫原性细胞死亡
Mn2+可以激活 cGAS-STING 通路，诱导肿瘤细胞发生免疫原性死亡（ICD）。蛋白质印迹实验和相关检测发现，AHA@MnP/QCT NPs 能够上调 cGAS 和磷酸化 STING（phos-STING）/STING 的表达，促进 ATP、高迁移率族蛋白 B1（HMGB1）和钙网蛋白（CRT）的分泌，从而引发强烈的抗肿瘤免疫反应。
体内抗肿瘤实验
在 Lewis 肿瘤荷瘤小鼠模型中，AHA@MnP/QCT NPs 表现出显著的抗肿瘤效果。与生理盐水组相比，纳米粒子治疗组的肿瘤生长受到明显抑制，小鼠的生存时间延长。免疫荧光分析显示，纳米粒子治疗组肿瘤组织中树突状细胞、辅助性 T 细胞（CD4+ T 细胞）和细胞毒性 T 淋巴细胞（CD8+ T 细胞）的浸润增加，调节性 T 细胞（Tregs）减少，同时巨噬细胞向 M1 型极化，表明纳米粒子能够激活抗肿瘤免疫反应。
生物相容性分析
为了评估 AHA@MnP/QCT NPs 的临床应用潜力，研究人员进行了生物相容性分析。溶血实验和细胞毒性实验表明，该纳米粒子具有良好的体外安全性。体内实验中，小鼠体重稳定，主要器官未出现明显毒性和肿瘤转移，血液生化指标和血常规检测结果也显示无明显不良反应，表明 AHA@MnP/QCT NPs 具有良好的生物安全性。
非侵入性成像
AHA@MnP/QCT NPs 具有良好的靶向性和 pH 响应性，能够在肿瘤部位富集并释放高浓度的 Mn2+。通过体内荧光成像和 MRI 成像研究发现，该纳米粒子在肿瘤部位的荧光强度和 MRI 信号随时间增强，且在低浓度下即可实现良好的成像效果，为 NSCLC 的诊断提供了一种新的非侵入性成像方法。
综上所述，AHA@MnP/QCT NPs 作为一种新型的多功能纳米粒子，在非小细胞肺癌的诊疗中展现出巨大的潜力。它不仅能够实现肿瘤的精准诊断，还能通过多种靶向治疗机制有效地抑制肿瘤生长，同时具有良好的生物相容性。然而，该研究仍存在一些局限性，例如对纳米粒子在体内的长期代谢过程和潜在副作用的研究还不够深入。未来的研究需要进一步优化纳米粒子的设计，深入探究其作用机制，以推动其临床应用，为非小细胞肺癌患者带来新的希望。
生物通微信公众号
