세포 소기관 표적 항암제 전달은 항암 효과를 극대화하고 부작용을 최소화하는 유망한 전략이다. 여기서는 IR780 요오드화물(IR780)과 이황화 티타늄(TiS₂) 나노시트 기반의 미토콘드리아 표적 약물 전달 나노플랫폼을 제조하였다. TiS₂ 나노시트의 큰 비표면적 덕분에 나노플랫폼은 항암제 레스베라트롤(RV)을 고도로 로딩할 수 있었다. 제조된 나노복합체(IR780-TiS₂/RV)는 효과적인 광열 유발 종양 화학요법에 사용되었다. IR780-TiS₂/RV는 만족스러운 안정성과 생체적합성을 보였으며, RV와 IR780의 로딩 비율은 각각 약 112%와 56%였다. 근적외선(NIR) 조사 시 IR780-TiS₂/RV가 생성하는 열이 RV 방출을 유발할 수 있었다. 미토콘드리아 특이적 IR780과의 접합으로 인해 IR780-TiS₂/RV는 미토콘드리아를 표적화하고 축적될 수 있으며, NIR에 의해 유발될 때 RV를 방출하여 미토콘드리아 막 전위를 감소시키고, 시토크롬 c와 같은 주요 내재적 아폽토시스 인자의 상향 조절을 신속하게 유도하고, 카스파제 캐스케이드를 개시함으로써 화학요법 효과를 달성한다. IR780-TiS₂/RV 나노복합체는 체외 및 체내에서 높은 항종양 효능과 현저한 조직 독성이 없음을 입증하였다. 우리는 본 연구가 NIR 유발 IR780-TiS₂/RV 나노플랫폼이 임상 실무에서 유망한 화학요법제가 될 수 있음을 시사한다고 믿는다.
암은 여전히 생명을 위협하는 질병으로 전 세계적으로 높은 사망률을 차지한다[1]. 수술, 화학요법, 방사선, 호르몬 요법은 여전히 임상에서 사용되는 주요 치료 방법이다[2,3]. 이 중 화학요법은 상대적으로 높은 효능으로 임상의와 환자 모두에게 널리 받아들여지는 치료 옵션이다[4,5]. 화학요법은 약물 내성, 종양 재발, 비특이성 등 심각한 문제와 연관된다[5-7]. 따라서 이러한 장애물을 극복하기 위한 새로운 화학요법제와 전략 개발이 시급하다[8]. 최근 몇 년간 표적 전달과 약물의 제어된 방출을 동시에 달성할 수 있는 기능화된 캐리어에 항암제를 로딩하는 것이 치료 효과를 극대화하고 부작용을 줄이는 인기 있는 접근법이 되었다[9-11]. 우수한 약물 로딩 비율을 제공할 수 있는 큰 비표면적은 훌륭한 약물 캐리어에 필수적이다[12].
또한 약물의 특이성을 개선하기 위해 캐리어는 보통 엽산 및 글루타티온과 같은 세포 표면 수용체 표적 분자로 수정된다[13-17]. 많은 화학요법 약물이 특정 세포 소기관에 작용하므로, 소기관 특이적 전달 시스템을 설계하면 치료 효과를 현저히 증대시키고 부작용을 줄일 수 있다[18-20]. 결과적으로 종양 세포 내 표적 위치 선택은 약물 전달 시스템에 매우 중요하다. 미토콘드리아는 세포의 "에너지 공장"일 뿐만 아니라 내재적 아폽토시스 경로를 개시하기 위해 미토콘드리아를 표적으로 하는 화학요법 약물의 핵심 표적이다[21-23]. 따라서 미토콘드리아 표적 항암제 전달 시스템 개발은 더 효과적인 암 화학요법에 필수적일 수 있다. 지금까지 메조포러스 실리카, 탄소 기반 물질, 단백질 등 다양한 종류의 약물 전달 시스템이 설계되었다[17,24-26]. 이러한 캐리어들이 약물 전달과 종양 치료에 효율적이라고 보고되었지만, 더 새롭고 고효율의 약물 전달 시스템이 여전히 강력히 요구된다.
본 연구에서는 이차원 이황화 티타늄(TiS₂) 나노시트 기반의 미토콘드리아 표적 및 NIR 유발 약물 전달 나노플랫폼을 구축하여 제어된 표적 종양 화학요법을 실현하였다. TiS₂는 전이 금속 다칼코게나이드 계열로 큰 비표면적을 가진다[27-29]. 단백질 보조 초음파 처리로 박리 후 TiS₂ 나노시트 표면은 공유 또는 비공유 상호작용을 통해 다른 기능성 분자로 수정될 수 있다. 또한 종양 미토콘드리아 특이적 분자인 IR780(IR-780 요오드화물)을 선택하여 TiS₂ 나노시트를 수정하였다. IR780은 유기 음이온 수송 폴리펩타이드 매개 능동 수송과 지용성 양이온 특성을 통해 나노시트에 미토콘드리아 표적 능력을 부여한다[30,31]. IR78이 지용성 양이온으로서 종양 세포의 미토콘드리아에서 정상 세포보다 높은 미토콘드리아 막 전위 크기로 인해 더 많이 축적된다고 보고되었다[32,33]. 또한 IR780은 근적외선 반응성 광열제이기도 하다. 제조된 나노플랫폼인 IR780-TiS₂는 생체적합성이 확인되었으며 항암제 레스베라트롤(RV)을 효과적으로 로딩할 수 있었다(IR780-TiS₂/RV)[24]. IR780-TiS₂/RV는 미토콘드리아 표적 능력과 광열 효과를 가졌다. NIR을 외부 자극으로 적용하여 NIR 조사 시 국소 약물 방출을 유발하였다. 체외 및 체내 실험에서 IR780-TiS₂/RV가 고효율 화학요법 효과를 가짐을 보였다. 메커니즘 추가 연구는 IR780-TiS₂/RV에 의한 세포 사멸이 미토콘드리아 매개 내재적 아폽토시스 경로를 통해 이루어짐을 밝혔다. 이 미토콘드리아 표적 약물 전달 시스템(Scheme 1)은 향후 임상 응용에서 잠재적 화학요법제가 될 수 있다.
Sigma-Aldrich가 IR-780 요오드화물(IR780), TiS₂ 분말, 플루오레세인 이소티오시아네이트(FITC)(미국 미주리주 세인트루이스)를 제공하였다. 소 혈청 알부민(BSA ≥ 98.0%)은 BioSharp Co., Ltd.(한국)에서 구입하였다. Cell Counting Kit-8(CCK-8)은 Dojin Chemical Laboratory Co., Ltd.(일본 구마모토)에서 조달하였다. DMEM 배양액과 태아 소 혈청(FBS) 등 세포 배양 시약은 Gibco(Invitrogen, 미국 캘리포니아주 칼스배드)에서 제공하였다. 화학 물질은 Sigma-Aldrich(중국 상하이)에서 얻었다.
첫 번째 단계는 이전 보고서[34]에 따라 수용성 TiS₂ 나노시트를 제조하는 것이었다. 상세히, 5 mg 벌크 TiS₂를 5 mL 물과 혼합하여 20분 교반하였다. TiS₂ 현탁액을 5 mg BSA에 첨가하고 500 W, 20 kHz 팁 초음파기(Sonics, VCX130, 미국)를 사용하여 얼음 욕조에서 6시간 초음파 분해 처리하였다. 이후 제조된 혼합물을 12,000 rpm으로 10분 원심분리하여 상등액에 TiS₂ 나노시트를 얻었다.
두 번째, TiS₂ 나노시트를 IR780과 접합시켰다. 트리에틸아민(TEA)을 산 결합제로 사용하였다. 5 mg IR780을 2 mL DMSO에 녹여 60°C에서 8시간 교반하며 TEA를 첨가하였다. 혼합 현탁액을 증류수에서 2일간 투석하고 9,000 rpm으로 8분 원심분리하여 응집된 생성물을 제거하였다. 상등액을 수집하여 IR780-TiS₂를 얻었다.
마지막으로, RV를 IR780-TiS₂에 로딩하였다. IR780-TiS₂(1 mg/mL)를 RV(2 mg/mL, DMSO에 용해)와 혼합하여 실온에서 하룻밤 약하게 교반하였다. 이후 투석을 통해 증류수에서 하룻밤 동안 DMSO와 자유 RV를 제거하여 IR780-TiS₂/RV를 얻었다. 문헌에 따라 RV 로딩 비율은 UV-vis 분광광도계(UV-2550, Shimadzu, 일본)로 검출하고 다음 식에 따라 계산하였다:
$$ \mathrm{RV}\ \mathrm{loading}\ \mathrm{ratio}\ \left(\%\right)=\frac{A_a-{A}_b}{A_c}\times 100\% $$
여기서 Aa(mg), Ab(mg), Ac(mg)은 각각 초기, 비결합 RV, IR780-TiS₂를 나타낸다.
Bruker TENSOR 27 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR) 분광기(Bruker Optics Ltd., 영국 코번트리)를 사용하여 TiS₂, IR780-TiS₂, R780-TiS₂/RV의 화학 구조를 검출하였다. Brunauer-Emmett-Teller(BET) 분석을 수행하여 N₂ 흡착 결과로부터 비표면적을 BET 식을 기반으로 표면적 분석기(Quantachrome ChemBET-3000)로 결정하였다.
마우스 결장암 세포 CT26은 중국과학원 세포은행(상하이, 중국)에서 얻었다. 세포는 5% CO₂, 37°C의 가습 인큐베이터에서 완전 DMEM 배지(10% FBS + 90% DMEM)로 배양하였다.
FITC를 사용하여 IR780-TiS₂/RV 또는 TiS₂/RV를 표지하였다. 간단히, FITC를 에탄올 용액(2.0 mg/mL)에 녹여 IR780-TiS₂/RV 또는 TiS₂/RV 수용액(1.0 mg/mL)과 실온에서 어두운 환경에서 4시간 교반하며 혼합하였다. 혼합물을 증류수에서 하룻밤 투석하여 여분의 FITC와 에탄올을 제거하여 FITC 표지 IR780-TiS₂/RV 또는 TiS₂/RV 용액을 얻었다. 나노입자의 미토콘드리아 공동 국소화를 확인하기 위해, FITC 표지 IR780-TiS₂/RV 또는 TiS₂/RV로 5시간 처리한 세포를 미토콘드리아 특이적 염료 MitoTracker로 염색하였다. 이후 CLSM(Ix81-FV1000, Olympus, Co.)을 사용하여 IR780-TiS₂/RV 또는 TiS₂/RV의 세포 내화를 관찰하였다. 간단히, CT26 세포를 동일한 FITC 농도의 FITC 표지 TiS₂/RV 및 IR780-TiS₂/RV와 5시간 배양하였다. 그런 다음 세포를 MitoTracker Red FM 용액(100 nM)으로 37°C에서 30분 처리하였다. PBS로 3회 세척 후 CLSM으로 관찰하였다. ImageJ 소프트웨어로 세포 형광 강도를 분석하였다.
96웰 플레이트의 웰당 4 × 10³ 세포 CT26 세포를 자유 RV, IR780-TiS₂, IR780-TiS₂/RV, TiS₂/RV로 다양한 RV 농도로 5시간 처리한 후 NIR 조사 유무에 관계없이 3분간 조사하였다(808 nm, 0.3 W/cm²). 추가 24시간 배양 후 CCK-8 분석으로 처리된 세포의 생존율을 분석하였다. 처리된 세포는 또한 Rhodamine123(Sigma)으로 염색하여 FCM(FC 500 MCL; Beckman Coulter, 미국)으로 분석하였다. 세포 아폽토시스 검출은 Annexin V-FITC/PI 아폽토시스 검출 키트(Bender MedSystems, 오스트리아 비엔나)를 사용하여 이전에 기술된 대로 FCM 분석으로 수행하였다.
CT26 세포를 PBS(대조군), RV, TiS₂/RV, IR780-TiS₂/RV, IR780-TiS₂/RV + NIR(동등 RV, 30 μg/mL; 동등 IR780, 0.5 μg/mL)로 5시간 배양 처리하였다. 추가 24시간 배양 후 이전에 보고된 프로토콜[23]에 기반한 웨스턴 블롯을 위해 세포를 각각 수집하였다. 간단히, 세포를 용해하고 프로테아제와 Triton X-100으로 억제하였다. SDS-PAGE를 사용하여 단백질을 회수 및 분리한 후 PVDF 막으로 옮기고 5% 무지방 우유로 차단하였다. 이후 희석된 일차 항체를 4°C에서 12시간 배양하였다: 시토크롬 c(1/1000, Boster, 중국 우한), 절단된 카스파제-3(1/1000, CST), 절단된 카스파제-9(1/1000, CST), 액틴(1/1000, 마우스, Boster, 중국 우한) 그리고 이차 항체와 배양하였다. 마지막으로 ECL 시약으로 단백질을 검출하였다.
CT26 피하 종양 모델을 확립하기 위해 1 × 10⁷ CT26 세포(100 μL, PBS)를 발브/씨 누드 마우스 등쪽에 피하 주사하였다. 종양 부피 = 길이 × 너비²/2. 모든 동물 실험은 미국 국립보건원의 실험동물 관리 및 사용 지침에 따라 수행되었으며 주마뎬 중심병원 동물윤리위원회(중국 허난성)의 승인을 받았다.
IR780-TiS₂/RV(150 μL, 6 mg/kg) 정맥 주사 24시간 후 종양 보유 누드 마우스에서 IR780-TiS₂/RV의 생체분포를 검출하였다. 심장, 간, 비장, 폐, 신장, 종양 등 주요 장기를 적출하여 무게를 달고 왕수로 소화시켰다. 이 조직 내 Ti 원소 함량을 ICP-OES로 정량하였다.
CT26 종양 보유 마우스를 6그룹(n = 6)으로 무작위 분리하였다: 생리식염수, 생리식염수+NIR, RV, IR780-TiS₂/RV, TiS₂/RV, IR780-TiS₂/RV+NIR(동등 RV, 1 mg/kg; 동등 IR780, 0.5 mg/kg). NIR 조사 조건은 808 nm, 0.3 W/cm², 3분이다. 30일 치료 동안 종양 부피와 마우스 체중을 3일마다 기록하였다. 치료 후 심장, 간, 비장, 폐, 신장 등 다양한 그룹의 장기를 고정하고 H&E 염색하였다.
결과는 평균 ± 표준편차로 제시하였다. 두 그룹 간 유의한 차이를 검정하기 위해 Student의 t 검정을 사용하였다. P < 0.05를 유의하고 P < 0.01을 매우 유의한 것으로 간주하였다.
IR780-TiS₂/RV를 제조하기 위해, 먼저 이전 보고서[34,35]에 따라 소 혈청 알부민(BSA)과 초음파 보조 박리법으로 생체적합성 TiS₂ 나노시트를 제조하였다. 다음, TiS₂ 나노시트에 흡착된 BSA의 아미노기와 IR780의 염소 원자 사이의 치환 반응으로 TEA 산 결합제를 사용하여 IR780-TiS₂를 합성하였다. 마지막으로 IR780-TiS₂ 나노플랫폼이 물리적 흡착으로 항암제 RV를 로딩하였다. IR780-TiS₂/RV의 개략도는 Scheme 1에 표시되어 있다. 추가 파일 1: Figure S1은 단백질 보조 박리된 TiS₂의 TEM 이미지를 보여주며, 나노시트 구조를 나타낸다. TiS₂ 나노시트의 XRD 패턴도 검출되었으며, TEM 관찰과 일치하게 제조된 TiS₂ 나노시트의 좋은 결정성을 나타냈다(추가 파일 1: Figure S2). 기능화 후 IR780-TiS₂/RV 나노복합체는 투과 전자 현미경(Figs. 1a, b)으로 0.25 nm 격자 간격을 가진 플레이크 형태를 보였으며, 나노사이저(Malvern Instruments)로 평균 직경 약 123.6 nm와 제타 전위 -37.2 mV를 검출하였다(Fig. 1c, d). 물, FBS, 생리식염수에서 2주 보관 후 IR780-TiS₂/RV의 평균 크기는 약 123 nm로 일정하게 유지되었다(Fig. 1e) 이는 IR780-TiS₂/RV의 안정성을 나타내며, TiS₂ 나노시트 표면의 BSA 부착 때문일 수 있다. Figure 1f는 자유 IR780, 자유 RV, TiS₂ 나노시트, IR780-TiS₂/RV의 흡수 스펙트럼을 보여준다. IR780-TiS₂/RV의 흡수 스펙트럼은 자유 IR780과 자유 RV의 피크를 보여주며, IR780과 RV가 TiS₂ 나노시트와 성공적으로 접합되었음을 나타낸다. IR780-TiS₂의 RV 로딩 비율은 약 112%(W/W)로, 비공유 상호작용(예: π-π 스태킹 및 소수성 상호작용)을 통해 달성되었다. 또한, BET 결과에 따라 벌크 TiS₂와 TiS₂ 나노시트의 표면적은 각각 15.2 m²/g와 122.1 m²/g로 계산되었다. 박리된 TiS₂ 나노시트는 벌크 TiS₂보다 훨씬 높은 BET 표면적을 보여 약물 로딩을 위한 큰 활성 영역을 제공한다. 높은 로딩은 아마도 IR780-TiS₂ 나노시트의 큰 비표면적과 BSA 부착 때문일 것이다[23]. RV와 IR780이 TiS₂ 나노시트에 로딩되었음을 추가로 확인하기 위해 TiS₂ 나노시트, IR780-TiS₂, IR780-TiS₂/RV의 FTIR 스펙트럼을 측정하였다. 추가 파일 1: Figure S6에서 TiS₂ 나노시트의 모든 특성 피크가 IR780-TiS₂/RV의 FTIR 스펙트럼에 나타났다. 게다가, IR780-TiS₂/RV 스펙트럼에서 세 개의 새로운 피크(~3191 cm⁻¹, ~1510 cm⁻¹, 1230 cm⁻¹)가 나타나 RV와 IR780의 존재를 나타낸다[36,37].
3분 저전력 NIR 조사(808 nm, 0.3 W/cm²) 후, IR780-TiS₂/RV 용액 온도는 IR780-TiS₂/RV 농도(0, 5, 10 μg/mL)에 비례하여 증가하였고, 10 μg/mL IR780-TiS₂/RV 용액이 47.6°C의 최고 온도에 도달하였다(Fig. 2a). 또한, IR780-TiS₂/RV는 NIR 조사를 5사이클 반복한 후에도 초기 광열 효과를 유지하였으나, 자유 IR780은 광열 효과가 감소하였다(Fig. 2b). 이 결과들은 IR780-TiS₂/RV 나노복합체가 뛰어난 광안정성을 가짐을 나타낸다.
다음, 다양한 pH와 NIR 조사 조건에서 RV 방출 비율을 측정하였다(Fig. 2c, d). 24시간 후, 생리적 조건(pH 7.4)에서 RV 방출 비율은 8.56%였으나, pH 6.5에서 16.2%로 유의하게 증가하여 약산성 조건에서 향상될 수 있음을 나타냈다. 더욱이, pH 6.5와 3분 NIR 조사(808 nm, 0.3 W/cm²)에서 RV 방출 비율은 다시 유의하게 44.8%로 증가하였다. 이 결과들은 NIR 조사가 IR780-TiS₂/RV로부터 RV 방출을 유발하는 제어 가능한 외부 자극이 될 수 있음을 보여준다. 이 효과는 NIR 조사 하에서 IR780-TiS₂가 생성하는 열이 RV와 IR780-TiS₂ 표면 사이의 비공유 흡착 상호작용을 약화시키기 때문일 것이다[35]. 또한, 산성 환경에서 H⁺가 TiS₂의 표면 전하를 변화시켜 나노입자의 친수성/소수성 균형을 변화시킬 수 있다[38,39].
IR780-TiS₂/RV의 세포 섭취와 세포 내 분포를 조사하기 위해 IR780-TiS₂/RV 나노입자를 FITC로 표지하고 CLSM으로 세포 내 형광을 가시화하였다. 5시간 배양 후, TiS₂/RV와 IR780-TiS₂/RV는 세포질에서 유사한 형광 강도를 보였다(Fig. 3a, b), 두 나노복합체 모두 세포에 진입할 수 있음을 나타내며, 아마도 엔도사이토시스를 통해 이루어질 것이다. 그러나 IR780-TiS₂/RV 나노복합체는 FITC 신호가 MitoTracker 표지와 병합될 때 더 큰 노란색과 녹색 형광 강도를 보였다(Fig. 3a, c). 이 결과들은 IR780-TiS₂/RV가 높은 효율로 미토콘드리아를 표적화할 수 있음을 나타낸다. 또한, IR780-TiS₂/RV의 세포질 내 분포는 TEM으로 추가 확인되었으며, 일부 미토콘드리아에 유지된 나노입자를 보여주었다(Fig. 3d). 함께, 이 결과들은 IR780-TiS₂/RV가 좋은 미토콘드리아 표적화를 달성함을 확고히 확인하며, 이는 미토콘드리아 약물 축적을 더욱 촉진하여 즉각적인 세포 독성을 유발한다. 미토콘드리아 표적화는 유기 음이온 수송 폴리펩타이드 매개 능동 수송과 지용성 양이온 특성 둘 다에 의해 매개되었을 가능성이 높으며, 이는 나노입자가 종양 세포 미토콘드리아에 고도로 축적되게 하였다[30-33].
먼저, 체외에서 광열 효과를 평가하였다. 5시간 배양 후, IR780-TiS₂/RV는 약 17°C의 온도 증가를 보인 반면, TiS₂/RV는 약 10°C의 온도 증가를 보였다(Fig. 4a). 광열 효과는 IR780과 TiS₂ 나노시트에 기인한다. 약물 로딩용 나노플랫폼으로서 생체적합성을 입증하며, IR780-TiS₂는 300 μg/mL 농도 이하에서 뚜렷한 세포독성을 보이지 않았다(Fig. 4b). 또한, NIR 조사 유무에 관계없이 RV는 유사한 농도 의존적 세포 살상 효과를 보였다(Fig. 4c). 동일한 RV 농도에서, IR780-TiS₂에 로딩되고 NIR 조사된 RV가 자유 RV, 자유 IR780-TiS₂, TiS₂에 로딩된 RV 등 다른 모든 조건에 비해 최고의 세포 살상 효과를 달성하였다(Fig. 4d). 흥미롭게도, 비로딩 IR780-TiS₂ 플랫폼은 NIR 조사 시 NIR 미조사 대비 현저한 항암 효과를 보이지 않았다(Fig. 4d), 이는 NIR 조사 자극 시 IR780-TiS₂가 생성하는 열이 주로 약물 방출을 유발하는 데 사용되어 세포를 사멸시킴을 나타낸다. 이 결과들은 IR780-TiS₂/RV가 NIR 조사 시 미토콘드리아에서 RV를 방출할 수 있으며, 이로써 미토콘드리아 내 RV의 국소 농도를 현저히 높여 더 큰 종양 억제 효과를 달성할 수 있음을 시사한다.
IR780-TiS₂/RV의 NIR 유발 화학요법의 기저 메커니즘을 설명하기 위해, 세포 사멸 유형, 미토콘드리아 막 전위(Ψm), 주요 아폽토시스 관련 단백질 발현 수준을 분석하였다. 첫째, FCM을 사용하여 Annexin V-FITC/PI 염색으로 세포 사멸 유형을 검출하였다(Fig. 5a). 동일한 RV 농도에서 자유 RV, TiS₂/RV, IR780-TiS₂/RV, IR780-TiS₂/RV+NIR 모두 아폽토시스를 유도할 수 있었으며, 주로 RV의 존재 때문이었다. 실제로 RV는 아폽토시스 유도 능력이 있다고 보고되었다. 이 중 IR780-TiS₂/RV+NIR이 90.8%의 가장 높은 아폽토시스율을 보였다. 다음으로 아폽토시스 신호 전달 경로를 조사하였다. Ψm 감소는 미토콘드리아(내재적) 아폽토시스 경로의 핵심 사건으로 보고되었다[40]. 동일한 RV 농도에서 IR780-TiS₂/RV+NIR은 Ψm을 약 85% 감소시켰으며, 이는 IR780-TiS₂, TiS₂/RV(조사 유무), 자유 RV에 의한 Ψm 감소보다 더 유의하였다(Fig. 5b). 이 실험은 IR780-TiS₂/RV+NIR이 유도한 세포 사멸이 미토콘드리아(내재적) 아폽토시스 경로를 통해 매개됨을 나타낸다[41]. 다음, 아폽토시스에 중요한 단백질, 특히 시토크롬 c(cyto c), 카스파제 9, 카스파제 3의 발현을 웨스턴 블롯 분석으로 검출하였다. IR780-TiS₂/RV+NIR로 처리된 세포는 RV, IR780-TiS₂/RV, 또는 IR780-TiS₂/RV로 처리된 세포보다 더 많은 세포질 cyto c를 발현하였다(Fig. 5c). Cyto c의 전위는 카스파제 캐스케이드의 가장 중요한 개시제이다[42-44]. 결과적으로, 절단된 카스파제 9와 절단된 카스파제 3의 발현이 IR780-TiS₂/RV+NIR 처리 세포에서 현저히 증가하였다. 종합적으로, 이 데이터들은 아폽토시스가 미토콘드리아(내재적) 경로에 의해 매개됨을 명확히 시사한다.
체내에서 NIR 유발 화학요법의 효능을 평가하기 위해, CT26 종양 보유 마우스를 생리식염수, 생리식염수+NIR, RV, IR780-TiS₂/RV, TiS₂/RV+NIR, IR780-TiS₂/RV+NIR로 처리하였다. IR780-TiS₂/RV+NIR 그룹에서 종양 크기가 유의하게 감소하였고, 30일 치료 후 종양이 거의 사라졌으며, 나머지 그룹에서는 종양 부피가 증가 추세를 보였다(Fig. 6a). 치료 동안 그룹 간 체중에 유의한 차이가 없었다(Fig. 6b). 마지막으로, H&E 영상은 모든 테스트 그룹에서 눈에 띄는 조직 독성이나 이상이 없음을 보여주었다(Fig. 6c). 이 결과들은 IR780-TiS₂/RV 나노복합체가 뛰어난 NIR 유발 항종양 효능과 낮은 전신 독성을 가짐을 입증한다. 또한, IR780-TiS₂/RV의 체내 생체분포를 평가하였다. 추가 파일 1: Figure S4에 표시된 바와 같이, 나노입자는 주로 간 시스템으로 유입되었으며 아마도 해당 시스템에서 대사될 것이다[45].
요약하면, 우리는 TiS₂ 나노시트 기반의 미토콘드리아 표적 및 RV 로딩 나노플랫폼을 개발하여 NIR 유발 약물 방출과 향상된 종양 화학요법을 실현하였다. 플레이크 형태의 제조된 IR780-TiS₂/RV는 좋은 안정성과 생체적합성을 보였다. IR780의 미토콘드리아 표적 능력 덕분에, IR780-TiS₂/RV는 종양 세포 미토콘드리아에 선택적으로 축적될 수 있으며, 거기서 NIR 조사에 의해 유발될 때 RV를 방출할 수 있다. 방출된 RV는 미토콘드리아 막 전위 감소, cyto c 방출, 그리고 이후 카스파제 반응 캐스케이드 개시를 촉진하여 미토콘드리아 신호 전달 경로를 통해 종양 세포 아폽토시스를 촉진한다. 체외 및 체내 결과는 IR780-TiS₂/RV가 현저한 조직 독성 없이 효능적인 NIR 유발 종양 화학요법을 나타냄을 보여주었다. 이 결과들은 IR780-TiS₂/RV가 임상 실무에서 유망한 화학요법제가 될 수 있음을 시사한다.
이 원고의 결론은 이 논문에 모두 제시되고 표시된 데이터를 기반으로 한다.
나노물질
초록 폴리(락틱-코-글라이콜릭 산)(PLGA) 기반 나노의약품의 임상적 적용은 식세포에 의한 비특이적 식작용으로 인한 낮은 전달 효율로 인해 제한적입니다. 암세포와 면역 세포 간의 나노입자 상호작용에 대한 이해는 여전히 미흡한 실정입니다. 본 연구에서는 단일 배양 및 공동 배양 시스템에서 형광 표지된 PLGA 입자(100 nm, 500 nm, 1 µm)의 후두암 세포(UM-SCC-17A)와 단구/대식세포(THP-1)에 대한 세포 내화 과정을 정량적으로 최초로 조사했습니다. PLGA 입자는 5~20 µg/mL 농도에서 우수한 생체적합
초록 빠르고 통제 불가능한 세포 성장이 합병증과 조직 기능 장애를 유발하는 질병인 암의 유병률 증가는 과학자와 의사들에게 심각하고 긴급한 관심사 중 하나입니다. 요즘 암 진단과 특히 효과적인 치료는 지난 세기 보건의료 분야에서 가장 큰 도전 과제 중 하나로 여겨지고 있습니다. 약물 발견과 전달에서 상당한 발전에도 불구하고, 많은 부작용과 불충분한 특이성 및 민감성은 보통 건강한 조직과 장기에 손상을 주어 약물 사용에 큰 장벽이 되어왔습니다. 이러한 치료제의 투여 기간과 양의 제한도 도전적입니다. 반면, 화학요법과 방사선요법 같은 전
