【文献速递】阿仑膦酸盐铁纳米螯合剂可以有效治疗腹膜癌

△ 图1

国际知名期刊《ADVANCED SCIENCE》

铁是各种细胞代谢的必要元素。癌细胞在其增殖、侵袭和转移过程中对铁有很高的需求。阿仑膦酸盐（ALN）是一种FDA批准的具有金属螯合能力的双膦酸盐，在本研究的理论和实验中，最初被证明可以选择性地结合细胞内的Fe³⁺。

因此，研究中合理地设计了CaALN铁纳米螯合剂，通过耗铁和钙积累的协同作用来杀死癌细胞。体外实验和RNA测序分析表明，CaALN纳米药物通过消耗Fe、干扰DNA复制、触发细胞内活性氧（ROS）来抑制癌细胞的增殖。同时，释放的Ca²⁺和ROS相互促进并诱导细胞大分子损伤，导致癌细胞线粒体凋亡。

在含有人卵巢癌细胞SKOV3的腹腔内播散性小鼠模型中，CaALN纳米颗粒选择性地在肿瘤组织中积累，并导致肿瘤生长和腹水形成的显著迟缓。治疗组中携带SKOV3的小鼠的平均生存时间从33天延长到90天。这些结果表明，阿仑膦酸盐来源的铁螯合剂可作为治疗腹膜癌的有效策略。

为评价CaLAN的体内分布，通过腹腔注射5×10⁶ SKOV3细胞至NOD/SCID小鼠体内，建立腹腔内播散性肿瘤异种移植模型。

值得注意的是，SKOV3细胞稳定地转染了携带荧光素酶（Luc）基因的慢病毒，该基因可表现出较强的生物发光信号，并被动物活体成像系统捕获。

△ 图2

实验中动物体内成像使用了博鹭腾AniView系列多模式动

物活体成像系统进行拍摄。

为了实现体内实时监测，CaALN纳米颗粒用DiR荧光标记。如图3 A第一行所示，腹腔内可检测到荧光素酶信号，提示腹腔内异种移植小鼠模型成功建立。肿瘤建立14天后，通过腹腔注射CaALN/DiR或游离DiR来评价CaALN纳米颗粒在小鼠体内的分布。

肿瘤和器官的图像和定量荧光强度证实了腹腔注射CaALN纳米颗粒可以在注射4h后靶向肿瘤组织（图3 A，B）。在游离DiR组中，荧光不仅分布在肿瘤部位，而且还分布在肝脏和脾脏（图3 C，D）。CaALN的肿瘤靶向优势可能归因于腹膜-等离子体屏障的存在，它在腹膜腔内保持了较高的区域的CaALN纳米颗粒浓度，并最终被癌细胞吸收（图3 E）。相比之下，小分子可以通过腹膜-血浆屏障进入腹膜下毛细血管，并通过肝、脾进行代谢（图3 F）。

△ 图3

CaALN的体内生物分布。

腹腔注射后SKOV3荷瘤小鼠体内时间依赖性生物发光和荧光图像。

经腹腔注射A）CaALN/DiR和C）游离DiR后SKOV3荷瘤小鼠生物发光和荧光信号随时间变化的图像

B、 D）在腹腔注射72小时后，从SKOV3荷瘤小鼠解剖的肿瘤（Tu）、肝脏（Li）、心脏（He）、脾脏（Sp）、肺（Lu）和肾脏（Ki）的体外生物发光和荧光图像。

E） CaALN纳米颗粒和小分子的体内分布图示。

F） 用CaALN/DiR和DiR处理的小鼠体外组织的荧光强度（平均值±SD，n=3，***P<0.001，**P<0.01）。

受其体外抗肿瘤活性和体内肿瘤靶向能力的影响，作者进一步评价了CaALN纳米颗粒的体内肿瘤抑制活性。肿瘤细胞移植5天后，携带SKOV3的小鼠分别用PBS和两种不同剂量的CaALN（10和25mg/kg，n=8）处理。对其中5只小鼠进行定期成像并通过收集体重、腹围和生存数据进行监测。（图4 A）。

如图4 B，C所示，两种剂量的CaALN处理组的生物发光维持了15天，这意味着完全抑制了肿瘤的生长。

△ 图4

CaALN对SKOV3小鼠的体内抗肿瘤作用。

A） 使用SKOV3腹腔异种移植模型的体内抗肿瘤实验的示意图。

B） 生物发光图像，C）生物发光强度，D）体重，E）腹围，F）每个治疗组中SKOV3荷瘤小鼠的生存曲线。

G） 第31天的代表性肿瘤切片的H&E染色图像和隧道组织化学图像。

在人卵巢癌细胞SKOV3的腹腔内播散性小鼠模型中已经证明，CaALN纳米颗粒腹腔注射给药主要积累在肿瘤组织中。此外，CaALN纳米颗粒治疗不仅降低了肿瘤负荷，而且抑制了腹水的形成，在卵巢癌的治疗中具有相当大的临床应用价值。本研究已经证明了一种独特的策略，使用阿仑膦酸钠形成的铁纳米螯合剂，可以提高治疗效力和减少小分子的副作用，以有效地治疗腹膜癌。