Nrf2对纳米银诱导氧化应激的保护效应及在肿瘤治疗中的应用研究

At present, the anti-tumor effect of silver nano-materials (or silver nanoparticles in this proposal, AgNPs) has attracted extensive attention, and induction of oxidative stress is an important way for to exert this effect. Nuclear factor E2-related factor (Nrf2) is the core transcription factor of intracellular antioxidant response, Nrf2 has been reported to be involved in the cells respond to external stimuli in tumor therapy, and thus Nrf2 may be an effective anti-tumor target. .However, the activation process and function of Nrf2 in oxidative stress induced by AgNPs is still unclear, and no relevant mechanism research was retrieved. .Applicants intend to determine the regulation, dose-effect relationship and time regularity of Nrf2 activited by AgNPs through the detection of Nrf2 and its target genes, and we will also investigate the related signaling pathways to explore its activation mechanism. We will also determine the protective effect of Nrf2 on oxidative stress of AgNPs as the expression of Nrf2 is regulated by drugs or siRNA. .Interfering the level of HO-1 and its metabolite product CO, combined with autophagy detection will be taken out for the investigation of the protect mechanism of Nrf2. Finally, an animal model will be constructed to compare the anti-tumor effect of AgNPs before and after Nrf2 inhibition, and to verify the significance of Nrf2 as a target in the treatment of AgNPs. We hope that the research on the anti-tumor mechanism of AgNPs could be broaden through this project, and the results of this project could provide new ideas for improving the effect of similar treatment methods.

目前纳米银在肿瘤治疗领域的应用前景备受关注，其杀灭肿瘤的主要途径是诱导氧化应激。Nrf2是细胞内抗氧化应答反应的核转录因子，参与多种细胞应对刺激的过程。然而Nrf2在纳米银作用过程中的活化规律及作用尚不明确，且缺乏相应的机制研究。申请人拟通过对Nrf2及其靶基因的检测，结合荧光细胞工具明确纳米银对Nrf2的调控作用、量效关系和时空规律，并对相关信号通路进行筛选进而探讨其活化机理。另外，还将通过药物或分子生物学手段调控细胞中Nrf2水平，分析Nrf2对纳米银氧化应激作用的保护效应，并通过对其转录产物HO-1及代谢产物CO的干预，结合自噬检测手段，研究Nrf2在本研究体系中的抗氧化保护机制。最后，在此基础上构建动物模型，比较Nrf2抑制前后纳米银的抗肿瘤效果，验证以Nrf2为靶点在纳米银用于肿瘤治疗中的意义。申请人希望通过本项目拓宽纳米银抗肿瘤效应的研究，并为提高类似方法的疗效提供新的思路。

纳米银是目前应用最广泛、商业化程度最高的纳米材料之一。纳米银发挥抗肿瘤效应的主要途径是通过诱导氧化应激过程。Nrf2相关信号通路是细胞内最重要的内源性抗氧化应激途径，并可作为肿瘤治疗的潜在靶点。因此，纳米银可作为潜在的抗肿瘤药物应用，氧化应激作用是纳米银杀灭肿瘤细胞的主要途径，抑制Nrf2可能是增强纳米银抗肿瘤作用的有效方式。本项目将基于纳米银导致Nrf2水平升高的初步结果，研究Nrf2在纳米银抗肿瘤过程中的活化规律、活化途径、保护效应及保护机制，并在体内模型中探索人为干预Nrf2水平对纳米银抗肿瘤效果的影响。项目实施过程中，我们主要对纳米银对Nrf2及其转录产物的活化作用及Nrf2在纳米银诱导氧化应激过程中的效应及其机制进行研究，并进行相应的体内验证。通过电化学法和模板法制备了纳米银及载银介孔硅，并以此为载体考察其放射增敏性能和相关机理。主要结果包括：（1）合成的材料具有良好的生物相容性；（2）该材料联合自噬抑制剂3-MA可进一步增强载银介孔硅的体内外放射增敏效果，已通过多个实验证实；（3）改材料对自噬具有一定的抑制活性，并通过抑制自噬进一步增强纳米银的促氧化应激作用；（4）在本研究中发现Nrf2显著激活并保护细胞，因此，我们推测联合纳米银及ROS依赖性的肿瘤治疗过程中，联合抑制Nrf2是潜在的必要手段。本项目一方面可以拓宽对纳米银抗肿瘤效应的研究，为其在抗肿瘤领域的进一步应用提供数据基础和参考依据；另一方面可为如何提高各类依赖ROS等亲电子分子杀灭肿瘤细胞的治疗手段如铂类药物、依托泊苷、阿霉素、放疗等的抗肿瘤效果提供新的思路。