結(jié)直腸癌(CRC)是全球第三大常見惡性腫瘤,具有較高的發(fā)病率和死亡率,在 2020 年約有 190 萬新發(fā)病例和 94 萬例死亡病例。預計到 2040 年,將增加到 320 萬例病例和 160 萬例死亡病例,這凸顯了對于有效療法的迫切需求。
結(jié)直腸癌在早期通常無癥狀,因此,診斷出來時往往已是晚期,因此需要手術(shù)、放療和化療等積極治療。然而,這些治療方法也有局限性——手術(shù)復發(fā)率高,放療可引起嚴重并發(fā)癥,化療常導致耐藥,約 50% 的患者會出現(xiàn)復發(fā)。
結(jié)直腸癌的腫瘤微環(huán)境(TME)特征是谷胱甘肽(GSH)水平升高,谷胱甘肽是一種重要的抗氧化劑,保護腫瘤細胞免受活性氧(ROS)和化療藥物的損傷。谷胱甘肽水平的增加降低了細胞對活性氧(ROS)誘導的細胞凋亡的敏感性,例如由 5-氟尿嘧啶(5-FU)誘導的細胞凋亡,5-FU 是結(jié)直腸癌的一線化療藥物。谷胱甘肽通過拮抗 5-FU 產(chǎn)生的活性氧,增加腫瘤對化療的耐藥性,限制其療效并促進腫瘤復發(fā)。
因此,靶向腫瘤內(nèi)谷胱甘肽是逆轉(zhuǎn)耐藥和增強化療藥物療效的一種有前景的策略。
2025年1月20日,沈陽工業(yè)大學鞏天星、中國醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院魏士博、中國醫(yī)科大學醫(yī)學基礎(chǔ)實驗教學中心韓雪、北方戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院劉旭等人在 Cell 子刊 Cell Reports Physical Science 發(fā)表了題為:An injectable hydrogel for synergistic therapy in colorectal cancer by targeting glutathione 的研究論文。
該研究開發(fā)了一種可注射的多酶樣水凝膠(multi-enzyme-like hydrogel,MELH),通過靶向結(jié)直腸癌的腫瘤微環(huán)境(TME)中的谷胱甘肽(GSH),顯示出卓越且安全的抗腫瘤效果,有望成為克服化療耐藥和改善晚期結(jié)直腸癌治療結(jié)果的有效輔助療法。
最近有研究開發(fā)了谷胱甘肽響應型藥物遞送系統(tǒng),這類遞送系統(tǒng)利用腫瘤微環(huán)境中谷胱甘肽水平升高來實現(xiàn)藥物的靶向釋放。然而,這些方法主要依賴于化療藥物,這限制了它們對耐藥腫瘤的療效。此外,這些方法還忽視了協(xié)同策略,例如葡萄糖饑餓或基于活性氧的療法,這些策略能夠進一步增強抗腫瘤效果,同時降低全身毒性作用。
為解決這些不足,該研究開發(fā)了一種多酶樣水凝膠(multi-enzyme-like hydrogel,MELH),作為一種靶向富含谷胱甘肽的腫瘤微環(huán)境的輔助抗腫瘤療法,該療法旨在同時調(diào)節(jié)谷胱甘肽水平、消耗葡萄糖以及增強活性氧生成,從而產(chǎn)生協(xié)同抗腫瘤效果。
具體來說,MELH 整合了多種協(xié)同機制:通過巰基化羧甲基纖維素(CMC-SH)消耗谷胱甘肽;通過葡萄糖氧化酶樣活性消耗葡萄糖,以及通過芬頓反應(Fenton Reaction)進行活性氧介導的化學動力學治療。這些聯(lián)合作用提高了 5-FU 的療效,同時減輕了化療耐藥。此外,MELH 能夠適應腫瘤內(nèi)條件,使藥物可控降解和快速釋放成為可能。
研究團隊系統(tǒng)地表征了 MELH 的材料特性,細胞來源的異種移植(CDX)模型和癌癥患者來源的異種移植(PDX)模型顯示,MELH 顯著降低腫瘤生長,促進細胞凋亡,并表現(xiàn)出協(xié)同抗腫瘤作用。此外,動物實驗證實,MELH 對主要器官無毒性作用,突出了其良好的生物相容性。這一開創(chuàng)性方法確立了 MELH 作為結(jié)直腸癌輔助和新輔助治療的前景。
總的來說,該研究開發(fā)的多酶樣水凝膠(MELH),具有卓越的抗腫瘤效果,且無明顯毒性,表明了 MELH 是克服化療耐藥和改善晚期結(jié)直腸癌治療結(jié)果的有效輔助療法。
論文鏈接:
https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(24)00713-6
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