ACS Nano：具有钒酸盐/气体“双”抗癌作用的生物活性二硫化钒纳米结构

近年来，生物活性无机纳米材料和金属离子的生物学效应在肿瘤治疗中引起了广泛关注。例如钒作为一种典型的生物活性金属元素，可调节多种生物功能。然而，这类材料在抗肿瘤治疗中的作用还有待揭示。

近期，苏州大学程亮教授等人制备了可生物降解的二硫化钒（VS₂）纳米片（NSs），作为响应性气体供体和生物活性V源，用于激活癌症免疫疗法和免疫检查点阻断疗法。经过聚乙二醇化后，VS₂-PEG表现出有效的谷胱甘肽（GSH）耗竭和GSH活化的硫化氢（H₂S）释放行为。外源性H₂S通过干扰线粒体膜电位和诱导酸中毒，导致溶酶体逃逸，并减少肿瘤细胞中三磷酸腺苷（ATP）的合成。此外，VS₂-PEG降解为高价钒酸盐，导致Na⁺/K⁺ ATP酶抑制、钾流出和白细胞介素（IL）-1β的产生。再加上进一步诱导性铁死亡和免疫原性细胞死亡，通过逆转免疫抑制性肿瘤微环境刺激了强烈的抗肿瘤免疫反应。此外，VS₂-PEG和α-PD-1的联合治疗扩大了抗肿瘤治疗，显著抑制了肿瘤生长，并进一步引发了强大的免疫力，有效地战胜了肿瘤。这项工作强调了钒在癌症治疗中的生物效应。相关工作以“Bioactive Vanadium Disulfide Nanostructure with “Dual” Antitumor Effects of Vanadate and Gas for Immune-Checkpoint Blockade-Enhanced Cancer Immunotherapy”为题发表在ACS Nano。

【文章要点】

一、二硫化钒纳米片

如图1所示，本文采用高温有机溶液相法制备了具有生物活性的二硫化钒（VS₂）纳米片。该纳米片经过聚乙二醇（PEG）修饰后，能够表现出有效的内源性谷胱甘肽（GSH）耗竭，并能够响应GSH释放H₂S生成。一方面，作为无机H₂S供体，VS₂-PEG加速了GSH的降解，并释放出大量的H₂S作为反应，导致溶酶体逃逸、线粒体损伤和酸中毒诱导的三磷酸腺苷（ATP）减少。另一方面，VS₂-PEG消耗GSH并诱导铁死亡和免疫原性细胞死亡（ICD）。

图1 材料制备与表征

二、癌症免疫疗法

更重要的是，研究从VS₂-PEG降解产物中发现了钒酸盐对Na⁺/K⁺ATP酶的抑制作用，还进一步检测到了K⁺外排和白细胞介素（IL）-1β的释放，并认为这可能与炎症小体激活有关。这种“双重”抗肿瘤作用可通过树突状细胞（DC）成熟、T细胞浸润和巨噬细胞极化抑制肿瘤生长并逆转免疫抑制性TME。最后，通过与α-PD-1的联合治疗，研究获得了更强的免疫反应和更好的抗癌疗效（图2）。这项工作强调了钒在癌症治疗中的生物效应和抗肿瘤机制。

图2 癌症免疫疗法示意图

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c04767