近日,，范先群教授團(tuán)隊(duì)在開(kāi)發(fā)腫瘤納米診療試劑的研究中取得重要進(jìn)展,。該研究首次發(fā)現(xiàn)納米材料可提高葡萄膜黑色素瘤（Uvealmelanoma，UM）細(xì)胞內(nèi)的活性氧自由基（Reactive Oxygen Species,，ROS）水平,，不同濃度納米材料介導(dǎo)的ROS對(duì)UM細(xì)胞的惡性生長(zhǎng)能力影響不同，一定量的ROS可激活UM細(xì)胞mTOR信號(hào)通路,，增強(qiáng)氨基酸代謝,。該研究對(duì)于納米材料腫瘤診斷和治療應(yīng)用中安全濃度的合理選擇具有十分重要的參考價(jià)值。研究結(jié)果以“Dose Dependent Carbon Dot Induced ROS Promote Uveal Melanoma Cell Tumorigenicity via Activation of mTOR Signaling and Glutamine Metabolism”為題于2021年4月22日正式發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Advanced Science》,。
ROS主要為細(xì)胞代謝所產(chǎn)生的副產(chǎn)物（例如超氧陰離子,、H2O2、羥自由基,、羥離子等）,。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的ROS與抗氧化物（例如抗壞血酸、谷胱甘肽等）之間的平衡被打破時(shí),，便會(huì)產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng),，過(guò)氧化細(xì)胞內(nèi)生物大分子，從而損傷細(xì)胞,。由于腫瘤細(xì)胞代謝旺盛,，因此ROS在諸多類(lèi)型的腫瘤中顯著上升。為此,，大量研究利用納米材料調(diào)控腫瘤細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生過(guò)量的ROS殺傷腫瘤,。然而，ROS亦可作為誘導(dǎo)或信號(hào)分子在腫瘤形成,、惡性轉(zhuǎn)化,、化療耐藥中發(fā)揮重要作用。納米材料誘導(dǎo)產(chǎn)生的ROS是否會(huì)對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生未知影響,，這一關(guān)鍵問(wèn)題對(duì)于應(yīng)用納米材料診療腫瘤具有重要的作用,，因此亟待明確。
UM是成人最常見(jiàn)的眼內(nèi)惡性腫瘤,，惡性程度高，易轉(zhuǎn)移,，預(yù)后差,，嚴(yán)重威脅患者視力和生命安全,。葡萄膜黑色素瘤起源于脈絡(luò)膜、睫狀體或虹膜的黑色素細(xì)胞,。由于紫外線的暴露及黑色素的生成,，相較于其他正常細(xì)胞，黑色素細(xì)胞更易受ROS的調(diào)控影響而增加黑色素瘤的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn),。若利用納米材料介導(dǎo)的ROS技術(shù)早期檢測(cè)或協(xié)同治療UM,，就存在加強(qiáng)腫瘤發(fā)生發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)。因此,，該團(tuán)隊(duì)利用不同濃度的碳點(diǎn)納米材料誘導(dǎo)UM細(xì)胞產(chǎn)生不同水平的ROS,，全面分析其是否能起到信號(hào)分子的作用，對(duì)腫瘤細(xì)胞發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生不同作用,，并基于腫瘤代謝角度闡述了這一現(xiàn)象背后的機(jī)制,。
研究團(tuán)隊(duì)首先結(jié)合ROS熒光顯示技術(shù)及細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)分析了UM細(xì)胞在接受碳點(diǎn)（C-dots）短期刺激后胞內(nèi)ROS水平、抗氧化能力和細(xì)胞表型變化,，結(jié)果表明不同濃度C-dots處理的UM細(xì)胞抗氧化能力皆然不同,，低劑量（25-100 μg/mL）的C-dots可增強(qiáng)UM細(xì)胞內(nèi)ROS水平，同時(shí)細(xì)胞抗氧化能力增強(qiáng),，氧化還原水平得到再平衡,，UM細(xì)胞增殖、遷移,、侵襲,、體外成瘤能力增強(qiáng)，在加入抗氧化劑NAC或Toc以消除ROS的影響后,，C-dots的促進(jìn)作用消失,，而高劑量（200 μg/mL）C-dots產(chǎn)生的ROS由于打破細(xì)胞的氧化還原平衡，過(guò)氧化生物大分子,，導(dǎo)致UM細(xì)胞凋亡,，該結(jié)果在斑馬魚(yú)移植瘤模型及眼內(nèi)原位荷瘤小鼠模型都得到相同驗(yàn)證結(jié)果。為了探索這一現(xiàn)象背后的機(jī)制,，研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用非靶向代謝組學(xué)技術(shù)（LC-MS）聯(lián)合谷氨酰胺代謝相關(guān)基因mRNA表達(dá)圖譜發(fā)現(xiàn)C-dots誘導(dǎo)的ROS通過(guò)激活A(yù)kt/mTOR通路,，促進(jìn)谷氨酰胺代謝，加速谷氨酰胺水解成谷氨酸,，為谷胱甘肽的合成提供原料,，從而調(diào)控細(xì)胞氧化還原平衡。同時(shí),，谷氨酸可進(jìn)一步經(jīng)轉(zhuǎn)氨酶作用生成α-酮戊二酸,，進(jìn)入三羧酸循環(huán)生成更多ATP，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。
第九人民醫(yī)院眼科丁伊博士和俞杰博士為該論文共同第一作者,，范先群教授,、KamW.Leong教授、阮靜研究員為共同通訊作者,。論文獲國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、國(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家留學(xué)基金委,、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)等資助,。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202002404
