普鲁士蓝纳米酶调控肿瘤乏氧及免疫微环境提高三阴性乳腺癌化疗敏感性的作用与机制

Clinical treatment of TNBC mainly relies on large dose, intensive chemotherapy, which is easy to develop drug resistance problems. Hence, there is an urgent need for new strategies to improve chemotherapeutic sensitivity of TNBC. In our preliminary experiment, we found Prussian blue nanozymes can improve chemotherapeutic sensitivity of TNBC via regulating the oxygen content and reactive oxygen species (ROS) level. In addition, we found Prussian blue nanozyems could induce TAMs to differentiate into M1 type and alleviate the drug resistance-related immune microenvironment. In order to clarify the mechanisms, we will controllably prepare Prussian blue nanozymes with proper characteristics and study their influence on tumor hypoxic and immune microenvironments. We will then research the anti-tumor mechanisms by detecting intracellular ROS level, mitochondrial membrane potential, etc. Hypoxic markers and HIF-1α were measured to evaluate the hypoxic microenvironment regulation. TAMs recruitment, expression of cytokines (IL-10, IL-12, etc.) and cell-surface antigens (CD11B, CD206, etc.) will be detected to study the change of tumor immune environment. This project is expected to provide base data for the applications of nanozymes in oncology and also provide a new idea for TNBC treatment.

三阴性乳腺癌（TNBC）临床治疗以大剂量、密集型化疗为主，易产生耐药问题，因此急需开发出TNBC的化疗增敏策略。我们前期研究中发现，普鲁士蓝纳米酶可通过调控肿瘤的氧含量和活性氧（ROS）水平，从而实现耐药TNBC的化疗增敏。进一步研究发现，普鲁士蓝纳米酶可诱导肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）向M1型极化，改善耐药相关的免疫微环境。为了明确其机制，我们将可控地制备具备合适特性的普鲁士蓝纳米酶，研究其对肿瘤乏氧微环境和免疫微环境的影响；通过耐药TNBC的胞内ROS水平、线粒体膜电位等研究普鲁士蓝纳米酶增敏的抗肿瘤机制；通过缺氧标志物探针染色、HIF-1α的检测等体现肿瘤乏氧微环境的变化；通过检测TAMs细胞募集、细胞因子（IL-10、IL-12等）、细胞表面抗原（CD11B、CD206等）表达量等探索免疫微环境的变化。本课题有望为纳米酶的肿瘤学应用提供基础，并为TNBC的治疗提供新思路。

三阴乳腺癌（TNBC）主要以大剂量、密集型的细胞毒性化疗为主，容易产生耐药造成治疗失败和肿瘤复发。TNBC的疗效与肿瘤微环境的氧化应激水平密切相关，当前能够精确调控细胞氧化还原失衡的技术十分匮乏，而铁基纳米酶可有效调控氧化还原环境。本项目研究了铁基纳米酶对TNBC的治疗效果及机制。通过胶体化学法制备不同形貌及尺寸的普鲁士蓝纳米颗粒（PBNPs），用共沉淀法及高温热解法制备不同尺寸的氧化铁纳米颗粒（IONPs），并进行了对比研究。数据显示，PBNPs及IONPs的催化机制不同，因此IONPs显著增强了抗坏血酸（AA）在乳腺癌细胞中的抗肿瘤效应，而PBNPs则抑制了AA的抗肿瘤效应。随后，我们发现，PBNPs介导的光热效应可显著提高纳米酶的活性，从而提高了乳腺癌细胞对吉西他滨的敏感性。经不同方案处理耐药乳腺癌细胞系MCF-7/ADR后，我们发现热疗通过上调Rab7b促进了外泌体的释放，从而改变乳腺癌的微环境。值得注意的是，相较于物理加热，PBNPs介导的光热效应刺激MCF-7/ADR细胞产生了更多的外泌体。我们猜测PBNPs通过类多酶效应调控了乳腺癌细胞内ROS含量。我们揭示了转运蛋白谷氨酰胺转运蛋白（SLC1A5）和L-型氨基酸转运蛋白（LAT1）作为TNBC靶点的潜力，设计了针对SLC1A5及LAT1的荧光染料及高分子载体，为纳米酶向TNBC的靶向递送提供了工具。在TNBC治疗机制探索方面，我们还提出IONPs及PBNPs具有募集免疫细胞的能力，并发现它们可诱导肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）向M1型极化，相关机制尚未明确。本研究提示，铁处于不同的化学环境中会发挥不同的作用，而天然的抗氧化酶HRP等也是以铁这种过渡金属为活性位点的，这一研究对于铁基纳米酶的研究具有重要意义。本项目的完成利用本团队的坚实临床背景，为纳米酶的产业化和临床应用做出了一定贡献，有望推动纳米酶学科的发展。