Zink Nanopartikel Menyerang Sel Kanser pada Bahagian Metabolik

Para saintis dari Universiti Farmaseutikal Shenyang (China) telah menerbitkan ulasan meluas tentang penggunaan bahan nano berasaskan zink dalam memerangi kanser dalam Theranostics, mendedahkan mekanisme unik tindakan mereka, contoh praklinikal yang berjaya dan cabaran utama dalam perjalanan ke klinik.

Kenapa zink?

Sel-sel kanser memetabolismekan tenaga dengan cara yang meningkatkan glikolisis aerobik dan menyokong pertumbuhan pesat. Ini mewujudkan lebihan spesies oksigen reaktif (ROS) dan memaksa tumor membina pertahanan antioksidan, terutamanya glutation (GSH), yang membolehkannya bertahan dengan tekanan oksidatif.

Ion Zn²⁺ boleh mengganggu penyesuaian ini pada beberapa tahap:

• Sekat enzim utama glikolisis (gliseraldehid-3-fosfat dehidrogenase, laktat dehidrogenase) dan enzim kitaran Krebs,
• Mereka mengganggu rantai pengangkutan elektron mitokondria, meningkatkan kebocoran elektron dan penjanaan anion superoksida,
• Meningkatkan tahap ROS secara langsung melalui tindak balas pengurangan oksigen mitokondria dan dengan menghalang metallothionein, yang biasanya mengikat Zn²⁺ dan melindungi sel daripada pengoksidaan thno.org.

Jenis bahan nano dan sifatnya

Bahan nano	Kompaun	Ciri-ciri tindakan
ZnO₂	Zink peroksida	Pembebasan cepat Zn²⁺ dan oksigen dalam persekitaran tumor berasid; terapi gas
ZnO	Zink oksida	Kesan fotokatalitik dan fototerma di bawah cahaya; menghasilkan ROS di bawah penyinaran laser
ZIF-8	Imidazolat-Zn	Perancah sensitif pH pintar untuk penghantaran ubat yang disasarkan; mengeluarkan sendiri Zn²⁺
ZnS	Zink sulfida	Meningkatkan terapi ultrasound (SDT) dan fotodinamik dengan menggalakkan pembentukan ROS tempatan

Pendekatan multimodal

1. Kemoterapi: Nanopartikel zink meningkatkan penembusan ubat anti-kanser dengan merosakkan membran dan menyekat enzim detoks dalam tumor.
2. Terapi fotodinamik (PDT): Apabila disinari, zarah nano ZnO dan ZIF-8 menjana ROS, yang membunuh sel tumor berdekatan tanpa merosakkan tisu yang sihat.
3. Sonodynamics (SDT): Ultrasound mengaktifkan nanopartikel ZnS, mencetuskan lata ROS dan apoptosis.
4. Terapi gas: ZnO₂ terurai dalam persekitaran mikro tumor, membebaskan oksigen dan mengurangkan hipoksia, yang meningkatkan sensitiviti kepada sitostatik.
5. Imunomodulasi: Zn²⁺ mengaktifkan laluan STING dan MAPK dalam sel dendritik, meningkatkan penyusupan CD8⁺ T-limfosit dan mencipta memori anti-tumor.

Kejayaan praklinikal

• Dalam model karsinoma kolon, ZIF-8 yang dimuatkan oleh cisplatin sepenuhnya menekan pertumbuhan tumor pada tikus tanpa ketoksikan sistemik.
• Dalam melanoma, gabungan perencat ZnO-PDT dan PD-1 menghasilkan regresi lengkap nod primer dan jauh.
• Nanopartikel ZnO₂ dalam kombinasi dengan penderma H₂O₂ menyebabkan pecah ROS tempatan dan penangkapan pertumbuhan dalam tumor payudara yang bergantung kepada estrogen.

Masalah dan Prospek

1. Keselamatan dan biodegradasi: Ia adalah perlu untuk meminimumkan pengumpulan zink ionik dalam hati dan buah pinggang, dan untuk memastikan degradasi nanozarah terkawal.
2. Penyeragaman sintesis: protokol seragam dan kawalan ketat saiz zarah, bentuk dan permukaan diperlukan untuk perbandingan hasil.
3. Penyasaran: PEG-SL atau salutan antibodi pada permukaan untuk penghantaran tumor yang disasarkan dan pintasan RES.
4. Terjemahan klinikal: Kebanyakan data setakat ini terhad kepada model tetikus; kajian toksikologi dan farmakokinetik dalam haiwan besar dan ujian fasa I pada manusia diperlukan.

Pengarang semakan mencatatkan bahawa kejayaan nanozarah zink dalam model praklinikal sebahagian besarnya disebabkan oleh tindakan "berbilang senjata" mereka - gangguan serentak metabolisme tenaga tumor, peningkatan tekanan oksidatif, dan pengaktifan imuniti antitumor. Berikut adalah beberapa petikan penting daripada artikel tersebut:

• "Zink nanopartikel mampu menyerang tumor secara serentak pada tiga bahagian - metabolik, oksidatif dan imun - menjadikannya alat unik untuk protokol terapi gabungan," kata Dr Zhang, pengarang utama semakan.
• "Cabaran utama sekarang adalah untuk membangunkan salutan biokompatibel dan sistem penghantaran yang disasarkan yang akan mengelakkan pengumpulan ion zink dalam tisu yang sihat dan memastikan pengaktifan yang tepat dalam tumor," tambah Profesor Li.
• "Kami melihat potensi besar dalam menggabungkan bahan nano Zn dengan imunoterapi: keupayaan mereka untuk meningkatkan isyarat STING dan menarik sel T sitotoksik mungkin merupakan langkah penting ke arah kawalan kanser jangka panjang," kata pengarang bersama kajian Dr Wang.

Bahan nano zink membuka sempadan baharu dalam onkologi, membenarkan gangguan serentak metabolisme tenaga tumor, peningkatan tekanan oksidatif dan rangsangan tindak balas imun. Kepelbagaian dan fleksibiliti dalam rejimen rawatan gabungan menjadikan mereka alat yang menjanjikan untuk terapi anti-kanser generasi akan datang.