硒负载β-环糊精-康普瑞汀A4纳米颗粒通过调控BAX/BCL-2比率及MMP-2/MMP-9表达抑制U-87MG胶质母细胞瘤的凋亡与转移

《Hormones & Cancer》：Effects of beta-cyclodextrin-Combretastatin A-4 nanoparticles containing selenium on apoptosis and metastasis of U-87MG glioblastoma cancer cells

　　本研究针对胶质母细胞瘤(GBM)存在的血脑屏障穿透性差、耐药性强及传统疗法毒副作用大等治疗难题，开发了新型硒负载β-环糊精-康普瑞汀A4纳米颗粒(Se(β-CD-CA-4-NPs))。通过系统表征证实其具有25.78±3.4 nm的球形结构、负电荷表面及高稳定性。体外实验表明，该复合物可显著诱导U-87MG细胞凋亡（58.5%），上调BAX/BCL-2比率，并有效抑制细胞迁移和MMP-2/MMP-9活性。该研究为GBM的靶向治疗提供了创新性纳米平台。

　　

胶质母细胞瘤(GBM)作为最具侵袭性的原发性脑肿瘤，以其伪栅栏状坏死、微血管增生和核异型性为典型特征，每年发病率达3-3.2/10万人。尽管采用手术切除联合放化疗的综合治疗策略，患者中位生存期仍仅12-15个月，五年生存率不足10%。治疗困境主要源于血脑屏障(BBB)对药物的阻隔、肿瘤微环境的免疫抑制特性，以及传统化疗药物如替莫唑胺的耐药性问题。更为棘手的是，GBM细胞具有极强的浸润迁移能力，其机制与基质金属蛋白酶(MMP)家族介导的细胞外基质降解密切相关。

为突破上述瓶颈，霍马兹甘医科大学的研究团队创新性地构建了硒负载β-环糊精-康普瑞汀A4纳米颗粒(Se(β-CD-CA-4-NPs))。康普瑞汀A4(CA-4)作为一种微管蛋白抑制剂，可通过破坏肿瘤血管系统发挥抗肿瘤作用，但其水溶性差和系统毒性限制了临床应用。而β-环糊精以其独特的“外亲水内疏水”的空腔结构，能有效包载疏水性药物并改善其生物利用度。硒元素作为必需微量元素，则可通过调节氧化应激水平和诱导细胞周期阻滞发挥协同抗癌效应。该研究通过将三者整合，旨在开发一种兼具靶向性、低毒性和多重抗肿瘤机制的新型纳米制剂。

研究团队采用改良Hummers法制备CA-4，并通过羧基化反应将其与β-环糊精共价连接，最后通过还原反应负载亚硒酸钠形成终产物。关键技术方法包括：动态光散射(DLS)与扫描电镜(SEM)用于表征纳米颗粒的流体动力学直径(618.2 nm)和实际粒径(25.78±3.4 nm)；原子吸收光谱(AAS)测定硒负载效率(41%)；MTT法评估细胞毒性；流式细胞术检测细胞凋亡；划痕实验与明胶酶谱法分别评价细胞迁移能力及MMP-2/MMP-9活性；qPCR技术分析凋亡与转移相关基因表达。

表征结果显示：纳米颗粒呈球形，zeta电位为-18 mV，傅里叶变换红外光谱(FTIR)在474 cm^-1处出现Se-C特征峰，能量色散X射线光谱(EDX)确认硒元素成功负载（重量占比5.11%）。

细胞毒性分析表明：Se(β-CD-CA-4-NPs)对U-87MG细胞的72小时IC₅₀值为1.629 μM，显著低于游离CA-4(4.399 μM)及载体组(6.33 μg/mL)，而对正常人成纤维细胞(HFF-3)的IC₅₀高达61.81 μg/mL，证明其具有显著肿瘤选择性。

细胞凋亡检测通过Annexin V/PI双染显示：纳米颗粒处理组总凋亡率达58.5%（早期凋亡29.87%+晚期凋亡28.63%），分别为对照组(20.33%)和游离CA-4组(36.41%)的2.9倍和1.6倍。

迁移抑制实验发现：1.25 μM纳米颗粒处理48小时后，划痕闭合率较对照组下降67.4%（P<0.0001），且明显优于同等浓度游离CA-4。

分子机制探讨揭示：纳米颗粒显著上调BAX/BCL-2表达比率（P<0.01），同时使MMP-2和MMP-9的mRNA表达分别降低78.3%（P<0.001）和65.7%（P<0.05）。明胶酶谱进一步证实其可有效抑制MMP-2/MMP-9的酶活性。

该研究的创新性在于首次构建了β-环糊精-CA-4-硒三元复合纳米体系，通过多机制协同实现了：1）利用β-环糊精增强药物穿透血脑屏障的潜力；2）通过硒元素强化CA-4的促凋亡效应；3）同步抑制MMP介导的肿瘤转移。值得注意的是，纳米颗粒的负电荷表面与适中粒径（<100 nm）特性，使其可能通过吸附介导的胞吞作用穿越血脑屏障。而β-环糊精对p-糖蛋白的抑制作用，更进一步降低了肿瘤细胞的药物外排概率。

尽管该研究在体外层面充分验证了纳米颗粒的抗肿瘤效能，但其在动物模型中的生物分布、代谢动力学及潜在毒性仍需深入探究。此外，将靶向肽（如RGD肽）修饰于纳米颗粒表面，可能进一步提升其肿瘤靶向特异性。综上所述，Se(β-CD-CA-4-NPs)作为一种多功能纳米平台，为胶质母细胞瘤的联合治疗提供了新策略，其临床转化价值值得期待。