ACS Nano|利用胆固醇氧化酶负载、掺杂 Cu3N 纳米酶的多模态纳米平台进行增强型胶质母细胞瘤免疫治疗

多形性胶质母细胞瘤（GBM）仍是最致命的脑肿瘤之一，其特征包括代谢可塑性、氧化还原适应性、免疫抑制微环境以及有限的治疗穿透血脑屏障（BBB）。本文介绍了一个多功能的 Cu₃PdN@CR 纳米平台，结合代谢破坏与声动力学激活，增强铁剥生和铜磷化作用，同时增强免疫治疗。从镰铀 _{3N 到}掺杂鎕的鎓 _{3 阥阂}的相变将材料从半导体转变为带隙变窄的半金属，增强了对谷胱甘肽（GSH）消耗和活性氧（ROS）生成的氧化还原活性，从而诱发氧化失衡和线粒体塌缩。与胆固醇氧化酶（COD）结合进一步降低胆固醇并下调 PD-L1，引发代谢应激和免疫重塑。RVG29 肽促进 BBB 穿透和胶质瘤靶向，而超声（超声）刺激则增强 ROS 产生。这一级联反应会触发免疫原性细胞死亡（ICD），通过钙网素暴露和 ATP 释放为证据，进而促进树突状细胞成熟和 CD8+ T 细胞浸润。在正位 GBM 模型中，_Cu3PdN@CR 显著抑制肿瘤生长，延长生存且无全身毒性。总体而言，本研究确立了一种具有 BBB 渗透性、美国增强的纳米平台，作为一种有前景的铁剥蚀/铜管细胞病治疗策略，用于有效的 GBM 治疗。该研究以题为“Enhanced Immunotherapy for Glioblastoma Using a Cholesterol Oxidase-Loaded, Pd-Doped Cu3N Nanozyme-Based Multimodal Nanoplatform”发表在ACS Nano上。

Cu₃PdN@CR 纳米酶用于胶质母细胞瘤联合治疗的示意图

纳米酶的结构表征。(a) Cu₃N 和 (b) Cu₃PdN 纳米酶的 TEM、HAADF-STEM 及元素分布图。(c) Cu₃N 和 (d) Cu₃PdN 纳米酶的 EDS 能谱。(e) Cu₃N 和 (f) Cu₃PdN 的 DFT 优化结构模型。(g) Cu₃N 和 Cu₃PdN 的 XRD 谱图。(h) Cu₃N 和 Cu₃PdN 的 XPS 全谱扫描。(i, j) Cu 2p 和 Pd 3d 的高分辨 XPS 谱图。(k) Cu₃N 和 Cu₃PdN 纳米酶的粒径分布。(l, m) Cu₃PdN 及其表面修饰衍生物的 Zeta 电位和水合粒径分布。数据以均值 ± SD 表示（n = 3）。(n) Cu₃PdN、Cu₃PdN@C 和 Cu₃PdN@CR 的 FTIR 谱图。

图2

Cu₃PdN 纳米酶的类酶活性及催化机制。(a) 超声作用下 Cu₃PdN 纳米酶的固有催化反应路径。(b, c) Cu₃PdN 和 Cu₃N 的 Mott‑Schottky 曲线。(d) 由紫外‑可见漫反射得到的直接带隙。(e) Cu₃N 和 Cu₃PdN 的能带结构图。(f) EIS 显示 Cu₃PdN 的电荷转移电阻降低。(g, h) 不同条件下 OPD 和 TMB 的氧化反应。(i, j) 通过 Michaelis‑Menten 和 Lineweaver‑Burk 图分析有无超声时 Cu₃PdN 的反应动力学。数据以均值 ± SD 表示（n = 3）。(k) 针对 H₂O₂ 的动力学参数（V_max, K_m）。(l) 有 COD 参与下的胆固醇驱动级联扩增机制。(m) 随时间变化的 OXD 类酶活性。(n, o) 不同 H₂O₂ 浓度和超声条件下的 CAT 类酶活性。(p) 使用 DMPO 捕获 •O₂⁻ 的 ESR 谱图。(q) 使用 TEMP 捕获 ¹O₂ 的 ESR 谱图。

总结

这项研究为胶质母细胞瘤治疗设计了一种能同时搞定血脑屏障穿透、代谢干扰和免疫激活的多功能纳米酶。他们把钯掺进氮化铜里，原本的半导体变成了半金属，带隙变窄、电荷转移阻力降低，超声刺激下能高效产生活性氧并消耗谷胱甘肽。再在表面连上胆固醇氧化酶和RVG29多肽，前者把胆固醇氧化成胆甾烯酮，既破坏膜稳态又下调PD-L1，还能自供过氧化氢。后者帮纳米酶穿过血脑屏障并靶向胶质瘤。体外和原位小鼠模型的结果很清晰：超声激活的Cu₃PdN@CR同时诱导了铁死亡和铜死亡，GPX4下调、DLAT聚集、线粒体膜电位崩塌，并释放ATP和HMGB1等危险信号，推动树突状细胞成熟和CD8⁺ T细胞大量浸润。转录组和代谢组进一步证实TNF、凋亡、坏死性凋亡和IL-17通路被显著激活，谷胱甘肽被消耗，代谢从氧化磷酸化往糖酵解方向重编程。整个过程中正常细胞和主要器官未见明显毒性，肿瘤生长被明显抑制，小鼠生存期延长。这种集超声响应、代谢调控和免疫重塑于一体的纳米酶策略，为克服胶质母细胞瘤的治疗抵抗提供了一个可行的方向。

参考文献：