新型硒-索拉非尼纳米复合物在TAA诱导的肝细胞癌模型中对肝脏和肿瘤的治疗效果
亮点
- •开发了一种由硒纳米粒子和知名抗癌药物索拉非尼组成的新纳米复合物，并在小鼠硫代乙酰胺(TAA)诱导的肝细胞癌模型中研究了其抗癌特性
- •通过多种独立方法，确定了硒-索拉非尼纳米复合物在肝细胞和肿瘤组织中的治疗作用的分子机制
- •研究表明，硒-索拉非尼纳米复合物对肿瘤细胞和肿瘤周围肝细胞的作用不同，表明其具有选择性作用
摘要
目的
本研究旨在开发并研究基于重要微量元素硒纳米粒子和已知抗癌药物索拉非尼的纳米复合物在小鼠肝细胞癌模型中的治疗特性。这种纳米复合物结合了硒和索拉非尼的抗癌活性，显著提高了其在肝细胞癌(HCC)治疗中的有效性。
方法
通过激光烧蚀获得硒和索拉非尼(SeSo)的纳米复合物。为测试纳米复合物的理化性质，使用了吸收光谱法、动态光散射、荧光测定法和电子显微镜。在研究过程中，使用实时PCR分别在肝脏和肿瘤中筛选了40多个编码与HCC相关的各种信号级联关键标记物的基因的mRNA表达水平。使用Western blotting验证实时PCR的可靠性。为评估肿瘤大小和小鼠肝脏大小及重量，采用了形态测量和统计分析。
结果
基于对大量基因表达的大规模分析结果，揭示了SeSo相较于知名药物索拉非尼的优势，并确立了其治疗作用的分子机制。
结论
SeSo是一种多激酶抑制剂，能显著抑制肿瘤生长。SeSo差异性地调节肿瘤组织中的抗癌过程，同时触发肝脏本身的再生治疗过程。
引言
对研究肝细胞癌(HCC)调控分子机制的兴趣源于该疾病患者的高死亡率以及晚期治疗的不良预后。迄今为止，有许多通过各种方法诱导的HCC研究模型，其中最常见的是化学诱导模型[1],[2],[3],[4]。化学诱导模型的优势在于它们与人类中观察到的损伤-纤维化-恶性循环相似。
肝癌通常被视为肿瘤微环境(TME)与肿瘤发展关系的模型。人们认为，肝脏的慢性炎症状态导致形成复杂的TME，其核心元素是癌症相关成纤维细胞。由于它们能够产生各种生长因子、细胞因子等，这些细胞参与了HCC的进展。星状细胞(伊托细胞)负责肝脏中的胶原蛋白合成，它们能够转分化为浸润肿瘤间质的类似肌成纤维细胞的细胞。这样的TME诱导HCC细胞增殖和迁移[5]。白细胞浸润也参与致癌作用和/或肿瘤侵袭和转移。它包括肿瘤相关巨噬细胞(TAM)和相关细胞类型、肥大细胞和T细胞[6]。内皮细胞在血管形成中起重要作用，它们的迁移促进新生血管形成。这些细胞表达多种促血管生成受体，促进肿瘤血管生成。HCC的TME包括能够产生多种促血管生成受体的肝癌细胞[7],[8]。由多种糖蛋白和蛋白聚糖组成的细胞外基质在维持组织结构框架方面起着重要作用。因此，研究TME与HCC发展之间的关系对于开发新的分子靶点至关重要。
已知HCC中最常见的突变是肿瘤抑制基因、端粒酶基因以及各种信号通路中关键参与者的基因突变[13]。参与肝癌发生的最著名信号通路是MAPK信号通路、PI3K/AKT/mTOR通路，以及各种调节氧化应激和内质网应激(ER-stress)的信号级联[14],[15],[16]。
本研究的重点是研究由硒(Se)和索拉非尼(So)组成的SeSo纳米复合物在硫代乙酰胺诱导的小鼠HCC模型中的抗癌特性。选择纳米复合物组成的原因是关于这些物质抗癌特性的积累知识，包括在HCC治疗中的应用[11],[12],[13],[14],[15],[16],[17],[18]。我们开发的SeSo纳米复合物具有索拉非尼作为有效多激酶抑制剂的特性，以及硒纳米粒子的特性，后者不仅提高了抗癌治疗效果，还提高了纳米复合物的生物活性。同时，纳米硒的存在由于治疗剂量低而降低了索拉非尼的毒性，这是该纳米复合物的重要优势。本研究的主要重点是HCC中在肿瘤和肝脏中激活的分子机制。这有助于理解正在进行的分子过程的本质，这些过程一方面有助于减小肿瘤大小，另一方面有助于正常化肿瘤周围肝细胞中的过程。为此，我们对肿瘤组织和肝脏中40多个基因的mRNA表达模式进行了大规模比较分析。研究检查了编码HCC中激活的关键信号通路标记物的基因的mRNA表达模式，以及编码HCC已知肿瘤标记物、氧化应激和ER-stress标记物、炎症关键标记物、胶原蛋白合成等基因。研究结果揭示了所开发纳米复合物的优点和缺点，这将进一步成为其在HCC治疗中改进的重要前提。
研究内容
动物实验
实验使用了DBA/2 J品系的近交系小鼠(雄性)，它们饲养在俄罗斯科学院生物化学研究所(IBC RAS)的专门动物房中。动物饲养和护理遵循美国国家研究委员会《实验动物护理和使用指南》第8版的所有建议。动物可以无限制地获取食物和水，12小时光照/12小时黑暗的光照周期，在空气交换率至少为10 rpm、空气温度为20-23°C(日温差不超过1°C)、湿度为30-70%的房间中饲养。
SeSo纳米复合物的理化性质
通过激光烧蚀合成的硒纳米粒子(SeNPs)平均尺寸约为90-100 nm，随后用索拉非尼功能化使SeSo纳米复合物的尺寸增加了10-15 nm(图1a)。SeSo的ζ电位高达-25 mV(图1b)。紫外和可见光区域的光吸收分析证实了纳米复合物的形成。SeSo光谱在240-270 nm区域表现出强烈的吸收，这与[此处原文可能被截断]
讨论
了解HCC进展的原因对于开发有效药物非常重要。治疗HCC的系统方法是使用多激酶抑制剂类药物，如索拉非尼。然而，该药物现有的缺点使其在HCC治疗中的应用不令人满意；经常观察到对其产生耐药性。肿瘤微环境(TME)通过激活重编程影响癌症进展，对多药耐药性的发展做出了重大贡献。
结论
根据本研究获得的结果，在TAA诱导的HCC模型中，我们开发的纳米复合物被证明是纳米硒和索拉非尼的一种有前景且有效的抗癌组合。这种SeSo纳米复合物结合了纳米硒的抗肿瘤特性，包括平衡细胞炎症状态、抑制内质网应激(ER-stress)、肝细胞中的细胞凋亡和氧化应激，并在肿瘤中激活相反的过程。此外，SeSo是一种多激酶抑制剂，它能显著抑制肿瘤生长。
伦理声明
动物护理和维护遵循美国国家研究委员会《实验动物护理和使用指南》第8版的所有建议。
资金支持
本研究在国家任务№075–00607-25–00的框架内进行。
作者声明
我们签署人声明本稿件为原创作品，以前未曾发表，目前也未考虑在其他地方发表。
CRediT作者贡献声明
谢尔盖·V·古德科夫(Sergey V Gudkov)：调查研究，概念化。
叶莲娜·瓦尔拉莫娃(Varlamova Elena)：撰写初稿，方法论，调查研究，概念化。
弗拉基米尔·罗加乔夫(Rogachev Vladimir)：方法论。
叶戈尔·A·图罗夫斯基(Egor A Turovsky)：调查研究，概念化。
利益冲突
作者声明不存在利益冲突。
竞争利益声明
作者声明不存在竞争利益。
【全文结束】
