下尿路專欄 | 靶向金奈米團簇CY-PSMA-1-Au25 NC增強前列腺癌放療效果

目前世界範圍內男性中診斷最多的癌症是前列腺癌，根治術仍是目前最直接最有效的方法。然而，當癌細胞已擴充套件到前列腺以外時可能無法切除所有的惡性結節。前列腺癌放療通常是必要的。有超過一半的患者在與癌症鬥爭中接受了電子、質子或光子（伽馬射線或x射線）形式的治療。然而在放療中正常組織也暴露在輻射中，存在不可避免的潛在的放射毒性。

放射增敏劑會增加癌細胞區域輻射劑量，並提高放療效果，即使是對抗輻射的細胞，甚至對放射耐藥細胞也可以，同時也能降低脫靶輻射劑量。具有高原子序數（Z）的材料（如碘、釓和金）表現出高的x射線吸收係數。

x射線輻射時這些增敏劑以散射光子、電子、電子-正電子對或熒光的形式產生二次效應。次級電子可以破壞並殺死癌細胞。金（Z = 79）的輻射增強尤為突出。與正常組織相比，金具有更高的輻射吸收率，在keV能量範圍內可提高100倍左右。這裡我們簡要介紹Luo D； Wang X； Zeng， et al。 （2019）。 Targeted Gold Nanocluster‐Enhanced Radiotherapy of Prostate Cancer。 Small， doi：10。1002/smll。201900968 這篇論文，讓大家瞭解前列腺癌放療材料上的新進展。

材料原理

前列腺特異性膜抗原（PSMA）是靶向金奈米團簇（AuNC）的優良生物標誌物。它是II型膜蛋白，在大多數前列腺癌中高表達它不分泌，並且是膜結合的，這使得它成為前列腺癌治療探針的一個有吸引力的細胞外靶點。本文介紹一種高親和力的PSMA靶向配體（PSMA-1），並證明了其在前列腺癌成像和光動力治療中的應用。PSMA-1配體被進一步修飾，用於原位合成PSMA-1靶向Au25奈米簇（CY-PSMA-1-Au25 NCs），為前列腺癌提供高親和力和高效的放射增敏劑。此材料分子很小，可在數小時內由腎臟排出。由此CY-PSMA-1-Au25 NCs能有效地增強體內靶向放療效果，並快速的腎臟消除，降低致敏劑誘導的脫靶和元素毒性。

實驗情況

體外實驗：

在10% FBS溶液37℃孵育30分鐘後，使用凝膠電泳分析複合物顯示沒有檢測到血清對Au25 NCs的吸附。PSMA受體陽性、PC3pip受體或PSMA受體陰性、PC3flu細胞與CY-PSMA-1-Au25 NCs孵育。細胞的共聚焦熒光成像顯示，表達psma的PC3pip細胞比表達psma陰性PC3flu細胞更容易結合和佔據奈米簇。ICP-MS結果顯示，PC3pip細胞中的Au含量幾乎是PC3flu細胞的兩倍。接下來，使用競爭結合試驗測量靶向nc與細胞的結合。將表達psma的LNcap細胞與CYPSMA-1、CY-PSMA-1-Au25 nc和親本配體ZJ24在不同濃度下共孵育，加入標記的ZJ24配體。透過閃爍計數器測量細胞攝取相關的放射性。與ZJ24和CY-PSMA-1配體相比，以psma為靶標的Au25 nc表現出明顯較低的IC50值，表明可能由於親和性效應，具有良好的靶向親和力。

金在輻照過程中會透過電子拋射產生活性氧，首先使用DCFDA檢測來檢測輻照金奈米團簇是否會產生ROS。DCFDA是一種非熒光分子，暴露於ROS時可轉化為熒光DCF，證明有ROS的產生。奈米簇孵育的PC3pip細胞在輻照後產生更多的DCFDA轉換和DCF -熒光，是不含靶向au NCs的PC3pip細胞的3。3倍。相比之下，PC3flu 細胞只產生了1。4倍的增強，表明成功的靶向和ROS的產生。這也在熒光影象中得到證實，PC3pip細胞在照射後呈現綠色熒光，而PC3flu細胞則沒有。證明CY-PSMA-1-Au25 nc具有更強的放療效果。

透過將生存曲線擬合到多靶點單次命中模型，對PC3pip和PC3flu細胞的psma靶向Au25 NCs的增敏率（SER，定義為在50%存活水平下無NPs和有NPs的存活比例）分別為2。1和1。4。這表明Au25 NCs主動靶向PC3pip細胞可顯著增強輻射敏感性。

另有體外實驗：

將psma陽性和psma陰性的腫瘤植入同一小鼠的側腹，然後使用x射線計算機斷層掃描（CT）監測腫瘤內和膀胱內特定的Au積累。在注射前掃描後，將CY-PSMA-1-Au25 NCs注入動物尾靜脈，並在注射後0。5、1、2、4、6、24 h進行CT掃描，3D x線CT影象重建顯示，psma過表達PC3pip腫瘤中CY-PSMA-1-Au25 NC在注射後1小時增加，注射後4小時達到峰值，24小時內奈米團簇清除。相比之下，PC3flu腫瘤即使在注射後4小時幾乎沒有訊號增強（綠色圓圈表示）。在注射後30分鐘的3D CT影象（紅色圓圈表示）中可以清楚地識別膀胱，並在注射後4小時膀胱積聚達到峰值。這表明，快速的腎臟清除可以在數小時內從動物體內清除CY-PSMA-1-Au25 NCs。根據注射後血液中CY-PSMA-1-Au25 nc的迴圈情況，血液中的金含量在注射後3小時內急劇下降，隨後趨於平穩。快速清除NC可能得益於NC的小尺寸。

為了確定臨界尺寸對間隙的影響，文章中作者還合成了psma靶向AuNPs，其核尺寸為5 nm，流體力學尺寸為14 nm。在注射相同劑量的金後，PSMA靶向 AuNPs在肝臟中的金積累量是Au25 nc的2倍，在注射後24小時，尿液中的金積累量僅為0。9%，表明AuNPs無法透過尿液清除。注射後24小時小鼠消化系統的CT影象也證實了CY-PSMA-1-Au25 NCs在腸道的積累比5nm psma靶向AuNPs少。據推測，由於CY-PSMA-1-Au25 NCs比腎小球濾過截止點小，它們無法被網狀內皮系統（RES）捕獲，並透過泌尿系統排出，從而限制了對RES器官的潛在毒性psma靶向AuNPs如果尺寸大於腎臟清除閾值，則其排洩速度較慢或無法從腎臟排出，將透過RES和消化系統清除。生物分佈結果與CT影象一致，證實psma靶向Au25 NCs可靶向腫瘤中表達的psma受體，並優先進行腎臟清除。

由此，CY-PSMA1-Au25 NCs具有較高的前列腺癌靶向特異性和快速的腎臟清除能力，是非常有前景的前列腺癌放療增敏劑。

備註：

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專家：江海紅 溫州醫科大學附屬第一醫院泌尿外科教授

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