Sci.Adv：自噬激活协同自噬通量阻断抑制肿瘤生长和转移

来源：材料科学前沿

自噬作为一种必需的生理分解代谢过程，负责清除蛋白质聚集物、受损的细胞器和入侵细胞的异物。肿瘤细胞有着异常的增殖速度，其自噬水平相对于正常组织较高，以满足其代谢需求，使肿瘤生长、生存和恶化。因此，阻断自噬通量（autophagic flux）能够破坏肿瘤细胞的代谢周期，使其适应性下降从而发生凋亡。但是单一的阻断自噬通量的方法对肿瘤的治疗效果有限，临床研究发现，与自噬激活协同，阻断自噬通量能更有效地抑制肿瘤生长。

异常的内质网压力能够有效诱导自噬激活。内质网是细胞中钙离子的蓄水池，负责蛋白质的正确折叠和分泌。错误折叠蛋白质的积累和聚集导致内质网应激，使自噬水平显著升高，以恢复体内平衡。衣霉素(Tuni)作为一种内质网应激诱导剂，不仅能增强细胞自噬水平，还能通过PERK/Akt通路调节基质金属蛋白酶-2（MMP-2）的表达，进一步防止肿瘤细胞的转移。

基于此，西南交通大学的周绍兵团队设计并合成了pH响应的双亲硫酸软骨素-聚β-氨基酸酯（CS-PAE）聚合物囊泡，用亲水内腔和疏水壳分别负载自噬阻断剂羟氯喹（HCQ）和衣霉素(Tuni)，同时诱导内质网应激并阻断自噬通量，协同抑制肿瘤生长和转移。由于聚合物的pH响应性，聚合物囊泡会在溶酶体种解体，与HCQ共同形成碱化效应，破坏溶酶体，并快速从溶酶体逃逸，释放负载的两种药物。由于肿瘤溶酶体被破坏，自噬通量被阻断；此外，释放的Tuni能够诱导内质网应激，并通过PERK/Akt通路增强肿瘤自噬水平以及下调MMP-2的表达。肿瘤细胞同时受到内质网应激诱导自噬和溶酶体破坏阻断自噬通量的双重攻击，形成一种特殊的自噬应激，严重破坏细胞稳态，导致细胞死亡。

1、pH响应聚合物囊泡的表征

药物靶向释放是影响治疗效果的关键因素之一。研究发现，作者制备的聚合物囊泡能在生理环境和肿瘤微环境保持稳定，只有在pH较低（约5.5）的溶酶体中才会解体，实现药物释放。

图1 对Tuni/HCQ@CS-PAE聚合物囊泡的表征2、对自噬通量阻断和自噬激活对聚合物囊泡和溶酶体的荧光共定位研究也充分证明聚合物囊泡会被细胞内吞而进入溶酶体，并在4h后成功从溶酶体逃逸。在聚合物囊泡和HCQ的双重作用下，溶酶体的pH有明显提升。由于溶酶体被破坏，肿瘤细胞自噬通量被阻断。Tuni的释放也使得细胞的自噬水平明显提升。

图2 细胞内自噬水平和自噬通量分析3、抑制肿瘤细胞生长和转移经过Tuni/HCQ@CS-PAE聚合物囊泡的治疗后，小鼠肿瘤的体积和质量明显减少，五只鼠中有三只鼠的肿瘤甚至完全消除。并且由于Tuni/HCQ@CS-PAE聚合物囊泡能够通过PERK/Akt通路下调MMP-2的表达，肿瘤转移也得到明显抑制，在肺部并未发现转移灶点。