细胞自噬与凋亡、衰老等都是细胞生物学中的重要现象，是依赖溶酶体途径对胞质蛋白和细胞器进行降解的一种过程，在进化上具有高度保守性。自噬与肿瘤的发生发展密切相关，且具有两面性，既可以防止正常细胞转化为肿瘤细胞，也可能增加肿瘤细胞对化疗药物的耐药性。近期，中国科学院上海应用物理研究所、上海交通大学等单位的合作研究发现，纳米金刚石可以用作一种安全高效的自噬抑制剂，显著提高三氧化二砷对实体肿瘤的治疗效果。该研究工作以Nanodiamond autophagy inhibitor allosterically improves the arsenical-based therapy of solid tumors为题，于10月19日在线发表于《自然-通讯》杂志(Nature Communications 2018, doi: 10.1038/s41467-018-06749-2)。
　　三氧化二砷，俗称“砒霜”，是中国研究者发现可治愈急性早幼粒白血病的特效药，其分子机制在于选择性诱导白血病细胞的程序性死亡（凋亡）。然而，砷剂药物对于实体瘤的治疗效果较为有限。其原因在于实体瘤细胞中自噬水平较高，与凋亡形成拮抗，阻碍了实体瘤细胞进入程序性死亡。上海应物所樊春海团队（研究员樊春海、诸颖和王丽华等）提出了一种将纳米金刚石与砷剂联用的方案，并在肝脏肿瘤的治疗中展示出很好的效果。纳米金刚石在进入肝脏肿瘤后，可以显著抑制肝癌细胞的自噬水平。而同步辐射硬X射线荧光成像技术证明纳米金刚石和砷剂在肿瘤组织/细胞中是分离的，在功能上靶向不同的细胞途径，即自噬与凋亡。两者在肝癌细胞中的代谢耦联显著促进了程序性细胞死亡。这种联合治疗方案在肝原位肿瘤小鼠模型上的结果显示，肝肿瘤缩小达91%（而单用砷剂药物的对照组仅缩小28%）。联合治疗组小鼠在150天内的存活率为100%，且晚期肝癌并发的症状明显减轻，治疗结束后80%小鼠继续存活20周以上。该工作为扩大三氧化二砷的治疗范围，特别是对实体肿瘤的治疗提供了新思路。
　　该研究工作得到了上海光源BL15U1线站的支持。（物理生物学研究室 供稿）


纳米金刚石提升三氧化二砷治疗肝脏肿瘤能力
a，b，实验（a）和示意图（b）显示三氧化二砷与纳米金刚石联用通过调节细胞自噬治疗实体瘤。a左：肿瘤组织中砷分布的X射线荧光显微成像图。a右：肿瘤组织电镜图（左）和肿瘤组织中自噬相关蛋白的表达（右）。

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