曹濟(jì)民課題組：BaTiO3@Au納米異構(gòu)體通過(guò)持續(xù)抑制線粒體能量代謝來(lái)抑制三陰性乳腺癌
背景介紹
三陰性乳腺癌（TNBC）由于其侵入性高，缺乏有效的治療靶點(diǎn)，導(dǎo)致臨床轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)高，總生存率低。最近的研究表明，TNBC具有特殊的代謝偏好，代謝異常已成為高度惡性和浸潤(rùn)性TNBC的潛在靶標(biāo)。但是，現(xiàn)有的代謝干預(yù)措施由于潛在的全身毒性，代謝不穩(wěn)定性和有限的靶向能力導(dǎo)致治療效果不理想。因此，如何有選擇性，并持續(xù)地阻斷腫瘤細(xì)胞的能量供應(yīng)成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
成果簡(jiǎn)介
為了突破這些局限，山西醫(yī)科大學(xué)曹濟(jì)民課題組聯(lián)合新加披國(guó)立大學(xué)陳小元課題組開(kāi)發(fā)了一種BaTiO3@Au核殼納米結(jié)構(gòu)（BTO@Au），以選擇性和持續(xù)地阻斷腫瘤細(xì)胞的能量供應(yīng)。BTO@Au材料有效地統(tǒng)一了具有光熱性能的Au納米材料與熱釋電性能的BaTiO3納米材料。該材料在近紅外區(qū)具有強(qiáng)的局域表面等離子體共振（LSPR）。在室溫條件下，BTO的自發(fā)極化（Ps）場(chǎng)可以驅(qū)動(dòng)Au的電子（e-）向界面移動(dòng)，補(bǔ)償BTO表面的h+；同時(shí)，BTO的e-可被環(huán)境中的h+屏蔽。在近紅外激光照射下，LSPR介導(dǎo)的Au的光熱性能可以有效地提高BTO的溫度，導(dǎo)致Ps場(chǎng)減小，BTO表面釋放過(guò)多的h+和e-，分別與H2O和O2反應(yīng)生成HO?和?O2-，顯著抑制線粒體氧化磷酸化（OXPHOS）并減少ATP產(chǎn)生以誘導(dǎo)TNBC細(xì)胞凋亡。體外和體內(nèi)研究都證實(shí)了BTO@Au在近紅外光下顯著的腫瘤抑制效果，這表明干擾癌細(xì)胞的線粒體能量代謝是TNBC治療的有效策略。該研究成果于2022年8月以“BaTiO3@Au nanoheterostructure suppresses triple-negative breast cancer by persistently disrupting mitochondrial energy metabolism”為題發(fā)表在NanoResearch（JCR Q1區(qū)，IF=10.269）上。
示意圖：BTO@Au納米材料的制備流程圖（A），在室溫條件（B）及近紅外光照射下（C）極化示意圖和破壞能量代謝以治療TNBC（D）示意圖。
圖1 BTO@Au的理化性質(zhì)表征。
圖2 pBTO@Au的光熱及熱電性能表征。
圖3 pBTO@Au在4T1細(xì)胞中的抗腫瘤作用及機(jī)理分析。
圖4 pBTO@Au對(duì)4T1細(xì)胞OXPHOS的抑制作用。
圖5 pBTO@Au在4T1荷瘤小鼠中的治療效果評(píng)價(jià)。
山西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院曹濟(jì)民教授，新加坡國(guó)立大學(xué)陳小元教授和新加坡國(guó)立大學(xué)曹芳芳博士后是該論文的共同通訊作者，山西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院馮艷林教授和山西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院碩士研究生王建霖是該論文的共同第一作者。
