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Advanced Materials丨首次报道!光催化碳点(CDs)诱导癌细胞焦亡作为全癌细胞疫苗
世界生命科学大会 2024-08-14 15:11:25 发表于 北京



INTRODUCTION

研究介绍


研究背景

Background

焦亡是一种高度免疫原性的细胞死亡形式。由于其生物学特征是细胞膜的孔形成,细胞肿胀和溶解,以及促炎细胞因子的释放,焦亡对于免疫治疗具有巨大的潜力。肿瘤免疫治疗最理想的方法是开发个性化的癌症疫苗。患者自身的灭活癌细胞被认为是潜在的个性化癌症疫苗,但总是缺乏强有力的免疫刺激,导致有限的抗肿瘤反应。我们不禁要思考,含有所有肿瘤抗原并具有免疫原性细胞死亡(ICD)的焦亡癌细胞是否有望成为理想的全癌细胞疫苗(WCCV)


碳点(CDs)是一种超小尺寸(<10 nm)的碳纳米颗粒,具有优异的生物相容性、低细胞毒性、可调带隙和多功能的光物理性质,使其在生物成像和生物医学应用方面具有独特的优势。基于以前的研究,澳门大学应用物理及材料工程研究院曲松楠教授等人开发了一种利用光催化CDs诱导癌细胞焦亡制备WCCV的方法。

RESULTS

研究要点


一、光催化CDs的合成及诱导癌细胞焦亡


通过2-碘酰基苯甲酸的后氧化,引入加氧相关缺陷,合成了光催化CDs。在细胞水平上,癌细胞捕获的光催化CDs可以在WLED照射下产生足够的·OH,下调细胞质pH值,分别上调线粒体氧化应激,诱导线粒体ATP合成的中断。所有这些协同作用导致 c-Cas3 裂解 GSDME,NGSDME 在细胞膜上形成孔隙,随后释放 DAMPs(图1)

图1.CDs的光催化细胞杀伤能力。


二、光催化CDs诱导焦亡的抗肿瘤作用


患有 B16 肿瘤的 C57BL/6 小鼠经光催化CDs处理后二次接种B16细胞,肿瘤生长被显著抑制,且有40% 的小鼠无肿瘤。这表明基于CDs的光催化诱导的肿瘤死亡触发了随后的抗肿瘤免疫反应。此外,无毒的光催化 CDs 诱导的焦亡癌细胞(PCIP)能有效地使巨噬细胞活化,抗原递呈能力得到提高,这为进一步的抗肿瘤免疫反应奠定了重要的生物医学基础。(图2)

图2.光催化CDs触发的焦亡对3D肿瘤球和黑色素瘤小鼠模型的抗肿瘤性能。


三、PICP诱导的对黑色素瘤和乳腺癌的特异性免疫预防


随后的动物实验证明,接种PCIP 可通过免疫记忆预防特异性肿瘤。具体来说,注射 PCIP(EMT6) 后,免疫系统会招募 APC 细胞吞噬 PCIP(EMT6),活化的 APC 细胞会归巢到淋巴结进行抗原呈递,并诱导产生记忆 T 细胞,特别是Tcm,它可以识别相同类型的癌细胞。一旦遇到并识别出相同类型的癌细胞,免疫系统就可以迅速反应,产生足够数量的肿瘤特异性T细胞,以诱导杀死癌细胞。这一过程表明,PCIP 诱导的肿瘤免疫预防具有高度特异性,表明 PCIP 有可能作为 WCCV 用于各种不同类型的癌症(图3)

图3.PCIP对黑色素瘤和乳腺癌的预防效果分析。

HIGHLIGHTS

研究亮点

1

这是一种基于无毒 CDs 的光催化方法,在保证生物安全性的同时可实现高效的癌细胞焦亡。

2


这项工作为诱导癌细胞焦亡提供了新的见解,并弥合了基于焦亡癌细胞制造WCCV的空白。这种方法不仅利用了CDs的独特特性,而且为开发有效和个性化的肿瘤免疫治疗开辟了新的途径。

PROFILE

曲松楠

澳门大学应用物理及材料工程研究院 教授,博士生导师



  首批国家自然基金委、优秀青年基金(港澳)项目获得者。主要研究:(1)碳纳米点带隙可控的高效发光;(2)碳纳米点固态发光器件;(3)碳纳米点在生物成像及癌症诊疗中的应用。


参考文献

[1] Cheng Q, Zhang T, Wang Q, Wu X, Li L, Lin R, Zhou Y, Qu S. Photocatalytic Carbon Dots-Triggered Pyroptosis for Whole Cancer Cell Vaccines. Adv Mater. 2024 Aug 12:e2408685. doi: 10.1002/adma.202408685. Epub ahead of print. PMID: 39129656.



END

文案 | Tingting

排版 | Tingting 

审核 | 姜笑南

发布|姜笑南


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