研究内容简介
NK细胞具有不依赖于抗原特异性或MHC非限制性特性的抗肿瘤活性以及较小的可能性引起移植物抗宿主病(GVHD)优势，因此，基于NK细胞过继性治疗的免疫治疗被认为是极具吸引力的癌症治疗方法。然而，由于肿瘤发展中免疫逃逸的出现，包括下调NK细胞激活受体的配体，这对内源性或过继性NK细胞的抗肿瘤活性产生极大的负面影响。因此，恢复肿瘤细胞上NK细胞激活配体的表达是一个战略性的治疗策略。研究表明，化疗和免疫治疗相结合是治疗许多恶性肿瘤的强有力策略。目前，许多抗肿瘤药物在治疗剂量下表现出明显NK细胞活性抑制作用，这在一定程度上极大地限制了其治疗效果。因此，研究和开发高效低毒的肿瘤细胞免疫增敏剂，激发NK细胞强大的抗肿瘤潜能具有重要意义。硒是人体必需的重要微量元素，因此，基于硒开发高效低毒的抗肿瘤药物具有重要的科学意义和应用前景。陈填烽教授团队一直致力于化学创新药物设计合成以及靶向纳米硒载药体系在肿瘤诊疗中的应用及机制研究。针对上述关键问题，该团队探讨了设计合成的一种含硒钌配合物（图1）作为NK细胞免疫治疗的免疫增敏剂的可行性。图1. 钌配合物化学结构。结果发现，亚毒性剂量的含硒钌配合物有效地增强了NK细胞对前列腺癌细胞的裂解能力。机制研究表明，含硒钌配合物能够恢复肿瘤细胞表面NK细胞活化配体DR5和Fas的表达，增强NK细胞对肿瘤细胞的识别，从而增强NK细胞的杀伤作用。
图2. 含硒钌配合物增敏NK细胞的杀伤作用依赖于TRAIL/TRAIL-R和Fas/FasL介导的信号传导。（A-C）流式细胞技术检测含硒钌配合物对肿瘤细胞表面死亡受体表达影响。（D）蛋白印迹技术检测含硒钌配合物对肿瘤细胞的死亡受体表达影响。（E-F）TRAIL/TRAIL-R和Fas/FasL信号通路的阻断抑制含硒钌配合物对NK细胞的增敏作用。进一步研究发现，含硒钌配合物诱导肿瘤细胞表面DR5和Fas的表达高度依赖于ROS过量产生触发的DNA损伤以及下游的ATM和ATR途径。
图3. 含硒钌配合物诱导肿瘤细胞死亡受体的表达依赖于DNA损伤介导的信号通路。（A）含硒钌配合物诱导肿瘤细胞表面NK细胞活化配体的表达通路图设想。（B）含硒钌配合物以时间依赖方式诱导肿瘤细胞DNA损伤。流式细胞技术（C-D）和蛋白免疫印迹技术（E-F）检测ATM/ATR抑制剂对含硒钌配合物诱导DNA损伤的影响。
此外，亚毒性剂量的含硒钌配合物表现出良好的生物安全性、高效的免疫增敏作用和显着的体内抗肿瘤效果。表现为，含硒钌配合物的预处理，显着性增强了NK细胞对肿瘤组织的渗透，增强了NK细胞对肿瘤的杀伤作用，抑制了小鼠体内肿瘤的生长。肿瘤组织中的Ki67、CD34表达降低，而Cleaved-caspase-3/-8的表达升高，提示该配合物联合NK细胞是通过诱导肿瘤组织中的细胞凋亡而抑制新生血管的生成及肿瘤生长。同时，在实验过程中裸鼠没有死亡和明显体重波动，心、肝、脾、肺和肾器官无明显损伤或炎症，提示该联合治疗方法的安全性及其未来潜在的临床应用前景。
图4. 含硒钌配合物联合NK细胞治疗抑制体内肿瘤生长。（A）小鼠肿瘤体积变大。（B）小鼠瘤重变化。（C）抑瘤率。（D）小鼠体重变化。（E）肿瘤组织中NK的累积情况以及活化情况。（F）肿瘤组织中Ki67、CD34和Cleaved-caspase-3/-8的表达。（G）肿瘤组织H&E染色图。（H）小鼠血液指标。
总之，该研究提出了合成的含硒金属配合物是通过激活TRAIL和FasL介导的信号通路增强NK细胞免疫杀伤作用，显着性抑制肿瘤生长。该研究不仅为金属配合物在化学免疫治疗中的应用提供了策略，而且揭示了这种含硒药物作为NK细胞免疫治疗的有效免疫增敏剂的潜在应用和作用机制。论文第一作者为暨南大学博士研究生赖浩强，暨南大学陈填烽教授为该文章的通讯作者。
课题组简介
暨南大学陈填烽教授课题组一直坚持以临床问题为导向的纳米药物设计理念，开展硒纳米医学与肿瘤精准诊疗的研究，同时开展肿瘤靶向化学创新分子药物的设计与诊疗应用研究。主要成果包括：(1)硒化学药物的功能设计与肿瘤诊疗应用：基于肿瘤及其微环境的化学特性进行靶向化学创新药物的设计合成与活性评估，在新型有机硒化合物及其金属配合物的设计等方面已形成自己的体系与特色。(2)纳米硒的靶向设计与肿瘤多模态诊疗：为了解决含硒小分子药物的靶向性及生物相容性问题，我们基于硒的化学价态变化特性，合成了零价态的元素纳米硒，构建了“治疗性纳米硒药物”。在此基础上，基于纳米硒的表面化学特性，进行多重靶向性功能化修饰，并将其作为“治疗性载体”负载具有协同作用的小分子抗肿瘤药物，实现协同治疗的效果。(3)纳米硒的放疗增敏作用与免疫治疗：基于硒及金属元素的康普顿效应与光电效应，在高能X射线作用下容易产生大量自由基，可有效增强临床用X射线的抗肿瘤效果。通过整合金纳米棒的放疗增敏效应和纳米硒的抗肿瘤活性，构建了多种核壳结构的新型纳米放疗增敏剂。通过合理设计含硒二维纳米材料，能够有效刺激机体免疫系统识别、攻击和消除肿瘤细胞，防止肿瘤复发，对肿瘤的成功治疗具有重要的意义和应用前景。基于这些工作的开展，该团队近五年在Angew Chem Int Edit, ACS Nano, Advanced Functional Materials, Biomaterials等本领域重要期刊上发表研究论文超过200篇，h-index 50，其中，30篇论文被 Advanced Functional Materials及Chem Comm等杂志当作封面文章发表。入选了万人计划青年拔尖人才（）、新世纪优秀人才支持计划（）、广东省杰出青年基金（）等人才培养计划。以第一完成人获得中华医学科技奖青年科技奖、广东省自然科学二等奖、广东省科技进步三等奖、中国产学研创新成果奖及广州市科技二等奖等科技奖励。申报中国专利50项，授权美国专利1项，实现技术成果转化8项。
基金资助上述研究工作得到了国家自然科学基金(21877049)、国家万人计划(W02070191)、广州市产业技术重大攻关计划(0013)及广东省海洋经济高质量发展专项基金(GDOE-21877049-A31)等项目的资助。
论文信息
Paper information
Haoqiang Lai, Delong Zeng, Chang Liu, Qi Zhang, Xuan Wang, Tianfeng Chen*.Selenium-containing ruthenium complex synergizes with natural killer cellsto enhance immunotherapy against prostate cancer via activating TRAIL/FasL signaling.Biomaterials,219:119377.
微信号：
BiomaterialsElsevier
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