[논문] "Ferritin-Hijacking Nanoparticles Spatiotemporally Directing…

[논문]

"Ferritin-Hijacking Nanoparticles Spatiotemporally Directing Endogenous Ferroptosis for Synergistic Anticancer Therapy"

ADVABCED SCIENCE NEWS

10 OCT 2022

DOI : 10.1002/adma.202207174

Luwen Zhu, Yuchan You, Minxia Zhu, Yanling Song, Jucong Zhang, Jiahao Hu, Xinyi Xu, Xiaoling Xu, Yongzhong Du, Jiansong Ji

[Abstract]

Existing ferroptosis as an iron-dependent form of regulated cell death primarily relies on importing exogenous iron. 

However, the excessive employment of toxic materials may cause potential adverse effects on human health. Herein, a ferritin-hijacking nanoparticle (Ce6-PEG-HKN15) is fabricated, 

by conjugating the ferritin-homing peptide HKN15 with the photosensitizer chlorin e6 (Ce6) for endogenous ferroptosis without introducing Fenton-reactive metals. 

Once internalized, the designed Ce6-PEG-HKN15 NPs can specifically accumulate around ferritin. 

With laser irradiation, the activated Ce6 in nanoparticles potently generates reactive oxygen species (ROS) surrounding ferritin.

 Abundant ROS not only helps to destroy the iron storage protein and activate endogenous ferroptosis but also directly kill tumor cells. 

In turn, the released iron partially interacts with intracellular excess H2O2 to produce O2, thereby enhancing photodynamic therapy and further amplifying oxidative stress. 

Overall, this work highlights the possibility of endogenous ferroptosis via spatiotemporally destroying ferritin, offering a paradigm for synergistic ferroptosis–photodynamic antitumor therapy. 

본 논문은 감광제 Ce6와 페리틴 표적 펩타이드(HKN15)를 모두 포함하는 자가 조립을 통해 나노입자를 개발하여

합성된 Ce6-PEG-HKN15 나노입자는 뛰어난 분산성과 안정성을 보였을 뿐만 아니라 시험관 내에서 ROS 생성에 의해 페리틴 단백질 껍질을 파괴하여 페리틴에서 철분을 방출하는 능력을 확인하였다. 

In-vitro cell 실험을 통해 Ce6-PEG-HKN15 NP가 HKN15 펩타이드의 표적화로 인해 Ce6-PEG NP보다 세포 내 페리틴 주위에 더 많이 분포되고 한정되어 있음을 보여주었고

종양 세포에 들어간 후 PDT 효과 외에도 레이저 조사 시 Ce6-PEG-HKN15 NP 매개 처리가 세포 철 축적을 향상시켜 철 촉매 ·OH 생성을 유발할 수 있음을  밝혔다.

 ferroptosis 동안 세 가지 상징적 사건으로 간주되는 LPO 생성, GSH 고갈 및 GPX4 발현 감소가 추가 연구에서 관찰되었다.

문헌에서 Ce6-PEG-HKN15 NP-매개 PDT에서 페로프토시스의 관여가 ROS 생산을 증폭시킬 수 있고 종양 세포의 항산화 방어 시스템을 추가로 손상시킬 수 있어 

시험관 내 및 생체 내 모두에서 광역학 단일 요법보다 우수한 치료 효율을 확인하였다.

빛의 사용은 제한된 침투 깊이와 생체 내 광원의 접근 불가를 포함하여 생체 내 적용에 실질적인 한계가 있음을 고려하여 

더 많은NIR-II 기반 형광 물질, X선 기반 나노 물질, 소노다이내믹 치료 기반 물질 및 램프 이식을 포함한 깊은 침투 및 시공간 제어 ROS 생산이 가능한 물질은 

위 나노 플랫폼에 통합될 수 있으며 더 나은 임상 적용 전망을 가질 수 있다.