研究要点
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金纳米簇中的金元素可以显著影响铁代谢，并使高危 NB 细胞对铁死亡敏感。
通过设计一种靶向NB细胞的金纳米簇（NANT），可以提高肿瘤靶向效率，并显著促进铁死亡。
NANT通过激活非经典铁死亡途径，该途径依赖于血红素加氧酶-1（HO-1）调节的Fe(II)积累，来诱导细胞死亡。
NANT治疗表现出极好的心脏安全性，为克服铁死亡耐药性提供了有效且安全的儿童高危神经母细胞瘤治疗策略。
研究背景
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神经母细胞瘤是儿童中最常见的实体瘤之一，尤其是高危患者的预后不佳。传统的治疗方法如化疗和放疗存在耐药性和副作用问题。因此迫切需要开发既能有效杀死肿瘤细胞又对正常细胞毒性较小的治疗方法。
研究内容
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研究者使用三种NB细胞系（Neuro-2a、B104和SH-SY5Y）和正常组织细胞（脾细胞和骨髓细胞）进行实验。
1.非靶向金纳米簇使神经母细胞瘤细胞对铁死亡敏感，但无法使异种移植瘤对铁死亡敏感
研究者为了探索GA对NB细胞铁死亡敏感性的影响，首先使用了GA处理过的大鼠 NB 细胞系 B104进行 RNA-seq并分析，结果显示69个基因显著上调，22个基因下调，其中许多基因都与铁死亡有关。KEGG和GO富集分析显示铁死亡和铁离子相关通路显著富集。同时观察到用 GA 处理三种不同物种的 NB细胞活力没有显著变化，推测虽然 GA 不能直接诱导铁死亡，但可能使 NB 细胞对铁死亡敏感。为进一步验证，研究者分别使用RSL3和Erastin进行铁死亡诱导实验，最终得出结论，GA 可以与铁死亡诱导剂协同作用，促进 NB 细胞中的铁死亡。
随后通过皮下接种人类 SH-SY5Y 细胞建立了异种移植肿瘤模型，将GA与低剂量的铁死亡诱导剂RSL3联合应用于异种移植肿瘤模型，以测试这种组合是否能在体内抑制肿瘤生长。然而，结果显示GA并没有增强RSL3的抗肿瘤效果，肿瘤重量没有显著差异。通过GA 的荧光特性测试其生物分布时，发现体内成像显示肿瘤上几乎没有荧光，这解释了 GA 缺乏抗肿瘤作用的原因。因此，很有必要开发一种靶向 NB 的金纳米簇。
2.NANT 特异性靶向体外 NB 细胞和体内 NB 肿瘤
研究者基于 α7 nAChR 识别肽合成了金纳米簇NANT，具有良好的光学性能、稳定性和生物相容性，且对正常细胞无毒性。实验显示，NANT 处理过的 NB 细胞中的 Au 含量显著高于其他细胞，且NANT主要积聚于肝脏、肾脏和肿瘤中，表现出明显的肿瘤靶向性。这证实了 NANT 在体外对 NB 细胞和体内对 NB 肿瘤表现出特异性靶向作用。
3、NANT 激活非经典铁死亡途径
研究者随后测试了NANT对铁死亡的影响。发现NANT与GA类似，也促进了 RSL3 诱导的依赖于 Au 的铁死亡。与GA相比，NANT 在 NB 细胞中的富集程度更高，推测 NANT 可以表现出更大的协同作用。BODIPY 染色也证实了这一效果。铁死亡可以由GPX4的还原（典型途径）或以铁离子为中心的代谢（非典型途径）引起。虽然GA没有改变GPX4的mRNA水平，但它影响了铁离子代谢。在铁死亡过程中，三价铁（Fe3+）被转运并还原为亚铁（Fe2+），促进脂质过氧化。NANT似乎通过增加细胞内Fe2+的浓度来增强非典型铁死亡途径。进一步的研究发现，NANT能够激活Nrf2-HO-1信号通路，导致更多的Fe2+释放。使用HO-1的抑制剂Znpp可以减少细胞内的Fe2+并部分恢复细胞活力，证实了HO-1的作用。总的来说，NANT通过激活非典型的Nrf2-HO-1信号通路，增加了Fe2+的释放，从而促进了铁死亡。
4、NANT 与 RSL3 结合使用可实现更好的抗肿瘤效果
在三维肿瘤球体模型中，分别采用钙黄绿素AM和 PI 对活细胞和死细胞进行染色，结果显示NANT显著增加了 RSL3 在所有三种 NB 细胞系的肿瘤球体中诱导的 PI 染色，而 GA 仍然不起作用；NANT在 Erastin 治疗的人 NB 肿瘤球体模型中表现出类似的效果。这些结果表明，NANT 在促进 NB 肿瘤铁死亡方面比 GA 具有更大的潜力。进一步的异种移植模型实验证实，低剂量RSL3（含或不含 GA）不会减缓肿瘤生长，而和NANT结合能显著抑制肿瘤生长，并且延长了荷瘤小鼠的存活期。结合在细胞实验中的结果，证实了RSL3和NANT结合使用可以显著的诱导铁死亡，从而对高危神经母细胞瘤发挥良好的治疗效果。且治疗过程中，没有引起明显的器官组织损伤，血清中的心血管疾病指标水平均保持在正常范围内，表现出良好的生物安全性。
研究结论
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我们合成了一种靶向神经母细胞瘤的金纳米簇 NANT，并证明了其与铁死亡诱导剂结合后在抑制高危神经母细胞瘤生长方面具有较好的效果。同时NANT 的高靶向效率使得对心脏有毒的铁死亡诱导剂的剂量显著降低并保持了有效性。总之NANT可以作为一种安全有效的增敏剂，用于治疗基于铁死亡的恶性肿瘤，例如高危神经母细胞瘤。
