Sinasalakay ng Zinc Nanoparticle ang mga Cell ng Kanser sa Metabolic Front

Ang mga siyentipiko mula sa Shenyang Pharmaceutical University (China) ay naglathala ng isang malawak na pagsusuri sa paggamit ng mga nanomaterial na nakabatay sa zinc sa paglaban sa kanser sa Theranostics, na inilalantad ang kanilang mga natatanging mekanismo ng pagkilos, matagumpay na mga preclinical na halimbawa at ang mga pangunahing hamon sa daan patungo sa klinika.

Bakit zinc?

Ang mga selula ng kanser ay nag-metabolize ng enerhiya sa isang paraan na nagpapahusay ng aerobic glycolysis at sumusuporta sa mabilis na paglaki. Lumilikha ito ng labis na reactive oxygen species (ROS) at pinipilit ang tumor na bumuo ng mga panlaban ng antioxidant, pangunahin ang glutathione (GSH), na nagbibigay-daan dito na makaligtas sa oxidative stress.

Ang mga Zn²⁺ ion ay maaaring makagambala sa adaptasyon na ito sa ilang antas:

• I-block ang mga pangunahing enzyme ng glycolysis (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, lactate dehydrogenase) at mga enzyme ng Krebs cycle,
• Sinisira nila ang kadena ng transportasyon ng elektron ng mitochondria, pinatataas ang pagtagas ng elektron at ang pagbuo ng mga superoxide anion,
• Direktang taasan ang mga antas ng ROS sa pamamagitan ng mitochondrial oxygen reduction reactions at sa pamamagitan ng pag-iwas sa mga metallothionein, na karaniwang nagbubuklod sa Zn²⁺ at nagpoprotekta sa cell mula sa oxidation thno.org.

Mga uri ng nanomaterial at ang kanilang mga katangian

Nanomaterial	Tambalan	Mga tampok ng pagkilos
ZnO₂	Zinc peroxide	Mabilis na paglabas ng Zn²⁺ at oxygen sa acidic na kapaligiran ng tumor; gas therapy
ZnO	Zinc oxide	Photocatalytic at photothermal effect sa ilalim ng liwanag; bumubuo ng ROS sa ilalim ng pag-iilaw ng laser
ZIF-8	imidazolate-Zn	Smart pH-sensitive scaffold para sa target na paghahatid ng gamot; self-release Zn²⁺
ZnS	Zinc sulfide	Pinahuhusay ang ultrasound (SDT) at photodynamic therapy sa pamamagitan ng pagtataguyod ng lokal na pagbuo ng ROS

Multimodal approach

1. Chemotherapy: Pinapahusay ng zinc nanoparticle ang pagtagos ng mga anti-cancer na gamot sa pamamagitan ng pagsira sa mga lamad at pagsugpo sa mga detox enzyme sa tumor.
2. Photodynamic therapy (PDT): Kapag na-irradiated, ang ZnO at ZIF-8 nanoparticle ay bumubuo ng ROS, na pumapatay sa mga kalapit na tumor cells nang hindi nakakapinsala sa malusog na tissue.
3. Sonodynamics (SDT): Ina-activate ng Ultrasound ang ZnS nanoparticle, na nagti-trigger ng ROS cascade at apoptosis.
4. Gas therapy: Ang ZnO₂ ay nabubulok sa tumor microenvironment, naglalabas ng oxygen at nagpapababa ng hypoxia, na nagpapataas ng sensitivity sa cytostatics.
5. Immunomodulation: Ina-activate ng Zn²⁺ ang STING at MAPK pathway sa mga dendritic cells, pinapahusay ang CD8⁺ T-lymphocyte infiltration at lumilikha ng anti-tumor memory.

Preclinical na mga tagumpay

• Sa isang modelo ng colon carcinoma, ang ZIF-8 na puno ng cisplatin ay ganap na pinigilan ang paglaki ng tumor sa mga daga nang walang systemic toxicity.
• Sa melanoma, ang kumbinasyon ng ZnO-PDT at PD-1 inhibitor ay nagresulta sa kumpletong pagbabalik ng pangunahin at malayong mga node.
• Ang mga nanopartikel ng ZnO₂ kasama ang mga donor ng H₂O₂ ay nag-udyok ng lokal na pagsabog ng ROS at pag-aresto sa paglaki sa isang tumor sa suso na umaasa sa estrogen.

Mga Problema at Prospect

1. Kaligtasan at biodegradation: Ito ay kinakailangan upang mabawasan ang akumulasyon ng ionic zinc sa atay at bato, at upang matiyak ang kinokontrol na pagkasira ng nanoparticle.
2. Standardisasyon ng synthesis: ang mga pare-parehong protocol at mahigpit na kontrol sa laki, hugis at ibabaw ng butil ay kinakailangan para sa paghahambing ng mga resulta.
3. Pag-target: PEG-SL o antibody coatings sa ibabaw para sa target na paghahatid ng tumor at RES bypass.
4. Klinikal na pagsasalin: Karamihan sa data sa ngayon ay limitado sa mga modelo ng mouse; toxicology at pharmacokinetic na pag-aaral sa malalaking hayop at mga pagsubok sa phase I sa mga tao ay kinakailangan.

Ang mga may-akda ng pagsusuri ay nagpapansin na ang tagumpay ng zinc nanoparticle sa mga preclinical na modelo ay higit sa lahat dahil sa kanilang "multi-armed" na aksyon - sabay-sabay na pagkagambala ng metabolismo ng enerhiya ng tumor, nadagdagan ang oxidative stress, at pag-activate ng antitumor immunity. Narito ang ilang mahahalagang panipi mula sa artikulo:

• "Ang zinc nanoparticle ay nagagawang sabay-sabay na pag-atake ng mga tumor sa tatlong larangan - metabolic, oxidative at immune - ginagawa silang isang natatanging tool para sa mga protocol ng kumbinasyon ng therapy," sabi ni Dr. Zhang, nangunguna sa may-akda ng pagsusuri.
• "Ang pangunahing hamon ngayon ay upang bumuo ng mga biocompatible na coatings at naka-target na mga sistema ng paghahatid na maiiwasan ang akumulasyon ng mga zinc ions sa malusog na mga tisyu at matiyak ang pinpoint activation sa tumor," dagdag ni Propesor Li.
• "Nakikita namin ang malaking potensyal sa pagsasama-sama ng mga Zn nanomaterial sa immunotherapy: ang kanilang kakayahang pahusayin ang STING signaling at maakit ang mga cytotoxic T cells ay maaaring isang mahalagang hakbang patungo sa pangmatagalang kontrol sa kanser," sabi ng co-author ng pag-aaral na si Dr. Wang.

Ang mga zinc nanomaterial ay nagbubukas ng bagong hangganan sa oncology, na nagbibigay-daan sa sabay-sabay na pagkagambala sa metabolismo ng enerhiya ng tumor, pagtaas ng oxidative stress at pagpapasigla ng immune response. Ang kanilang pagkakaiba-iba at kakayahang umangkop sa kumbinasyon ng mga regimen ng paggamot ay ginagawa silang isang promising tool para sa susunod na henerasyon ng mga anti-cancer therapies.