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国家纳米科学中心Nature Nanotechnology:纳米诱导剂介导的线粒体选择性降解增强免疫...

纳米人  · 公众号  ·  · 2025-05-26 17:41

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+ T细胞仍对B16-OVA肿瘤细胞表现出细胞毒性,且随着E:T比例的增加,肿瘤细胞中的线粒体含量逐渐增加。一致地,存活的A549肿瘤细胞也显示出线粒体含量的升高。线粒体含量较低的肿瘤细胞对EGFR-CAR-T细胞介导的杀伤作用更为敏感。

图: CD8 + T 细胞优先靶向并消除线粒体含量较低的肿瘤细胞


MitoNID通过线粒体自噬诱导线粒体降解:

基于前文发现,该团队开发了 线粒体纳米诱导降解剂( mitoNIDs),以诱导线粒体与自噬相关蛋白LC3之间的接近。 通过金硫反应,将 LC3靶向肽和线粒体结合肽共轭连接到金纳米颗粒(GNPs)上。TEM图像显示,合成的GNPs呈现出球形纳米结构,平均粒径为2.3 ± 0.3 纳米。修饰靶向肽后,无论是用线粒体结合肽修饰的GNPs-M还是mitoNIDs,其形态均保持不变。zeta电位的变化为靶向肽的成功修饰提供了初步证据。mitoNIDs上线粒体结合肽和LC3靶向肽的修饰效率分别约为97.5%和91.7%。


预计 mitoNIDs会与线粒体和LC3相互作用,通过自噬溶酶体促进线粒体的特异性降解。 邻位连接分析( PLA)结果显示,mitoNID处理显著增加了B16-OVA肿瘤细胞中LC3与Tom20的接近程度 ,而在对照组中几乎检测不到 PLA荧光点。在B16-OVA肿瘤细胞中,Cy5.5标记的mitoNIDs与MitoTracker标记的线粒体之间存在大量重叠。mitoNIDs的双靶向能力通过其诱导线粒体与溶酶体共定位的能力得到了证明。 在固定的孵育时间下, B16-OVA和A549肿瘤细胞内线粒体含量随mitoNIDs浓度增加而呈浓度依赖性减少。 生物透射电镜( Bio-TEM)显示,在mitoNIDs处理的肿瘤细胞中,被隔离的线粒体在自噬溶酶体内积累。因此,mitoNIDs处理细胞中的线粒体数量显著低于对照组。 使用 3-甲基腺嘌呤或针对Atg3的siRNA抑制自噬途径,可抑制mitoNIDs处理的B16-OVA或A549肿瘤细胞中的线粒体降解,证实线粒体降解是通过自噬途径介导的。


PCR数据显示,mitoNIDs以浓度依赖性方式有效降低了B16-OVA或A549肿瘤细胞中的mtDNA水平。GNPs-M处理并未影响肿瘤细胞中的mtDNA水平。 Seahorse分析结果显示,mitoNIDs处理的B16-OVA肿瘤细胞中,以OCRs反映的线粒体功能显著降低。 基础呼吸、最大呼吸和 ATP生成均显著减少。有趣的是,mitoNIDs处理的B16-OVA肿瘤细胞还表现出糖酵解功能的显著下降综上所述,这些结果表明, mitoNIDs诱导的线粒体降解严重破坏了肿瘤细胞的代谢。

图: MitoNID通过线粒体自噬诱导线粒体降解


mitoNIDs增强CD8+ T细胞肿瘤杀伤能力:

接下来继续评估 mitoNIDs对细胞的细胞毒性作用。GNPs-M和mitoNIDs在B16-OVA肿瘤细胞中诱导的细胞死亡极少,且仅对A549肿瘤细胞的活力产生轻微影响。此外,mitoNIDs并未明显改变HUVECs中的线粒体含量,且HUVECs的细胞活力也未受到影响。 OT-1 CD8 + T细胞与mitoNIDs共同孵育后,未观察到Tom20含量、细胞活力或细胞因子分泌的显著变化,这表明mitoNIDs在保留T细胞功能方面具有良好的安全性。 这可能是由于 OT-1 CD8+ T细胞对mitoNIDs的摄取有限。mitoNIDs处理并未影响EGFR-CAR-T细胞的增殖。细胞因子分泌分析显示,mitoNIDs处理的EGFR-CAR-T细胞中IFNγ和TNF水平未发生显著变化。


接下来,在将培养基更换为不同效应细胞与靶细胞比例( E:T比)的OT-1 CD8 + T细胞或EGFR-CAR-T细胞之前,先用mitoNIDs对肿瘤细胞进行24小时的预孵育。mitoNIDs预处理显著降低了B16-OVA肿瘤细胞的密度。流式细胞术分析显示,在CD8 + T细胞处理后,B16-OVA肿瘤细胞中晚期凋亡细胞的百分比显著增加。如预期所示, mitoNIDs预处理的B16-OVA肿瘤细胞对T细胞介导的细胞毒性表现出增强的敏感性。 同样, EGFR-CAR-T细胞有效杀死了更多经mitoNIDs处理的A549肿瘤细胞。在 E:T比为2:1时,EGFR-CAR-T细胞杀死了约63.5%的A549肿瘤细胞,而在经mitoNIDs处理的A549肿瘤细胞中,这一比例进一步增加至约92.6%。







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