암 사망률의 가장 큰 원인은 전이와 그 치료의 결과입니다. 여기서는 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)를 이용한 광열치료와 면역관문 억제제를 이용한 면역자극을 결합한 전이성 유방암의 새로운 치료법을 제시합니다. 우리는 앤넥신 A5(ANXA5) 기능화 SWCNT 생체결합체를 이용한 원발성 정위 EMT6 유방 종양의 선택적 근적외선 광열 소작이 항-세포독성 T-림프구 관련 단백질 4(anti-CTLA-4) 의존적 압측 효과(abscopal effect)를 상승적으로 강화하여, 종양 접종 후 100일째 생존율 55%를 달성함을 발견했습니다. 반면, 단독 광열치료나 단독 면역자극으로는 100일째 생존율이 0%였습니다. 광열치료 전, SWCNT-ANXA5 생체결합체는 1.2 mg/kg의 상대적으로 낮은 용량으로 전신 투여되었으며, ANXA5 의존적 결합을 통해 종양 혈관에 축적되었습니다. 광열치료 중 종양 내 평균 최대 온도는 54°C(지속 시간 175초)에 도달했습니다. 조합 광열 소작과 면역자극에 의한 생존 연장 메커니즘은 비장 항종양 면역 효과 세포의 유세포계측 정량과 혈청 사이토카인 정량으로 평가되었습니다.
전이와 그 치료의 결과는 암 사망의 단일 최대 원인입니다[1]. 예를 들어, 유방암이 전이되면 환자의 5년 생존율은 25% 미만으로 떨어집니다. 지난 60년간 200개 이상의 새로운 항종양 약물이 환자 예후를 개선했음에도 불구하고, 전이성 질환의 전체 생존율은 여전히 낮습니다[2]. 여기서는 정위 마우스 모델에서 전이성 유방암 치료를 위해 종양 표적 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 생체결합체에 의한 광열치료와 항-세포독성 T-림프구 관련 단백질 4(anti-CTLA-4) 면역관문 억제의 새로운 조합을 연구합니다.
나노소재로서 SWCNT의 독특한 특성은 암 퇴치에서 잠재적 도구로서의 사용에 큰 관심을 불러일으켰습니다. SWCNT는 다양한 생물학적 효과를 발휘하지만, 암 치료에서의 SWCNT 사용은 주로 근적외선(NIR) 빛과의 상호작용과 그로 인한 광열 효과에 초점을 맞추어 왔습니다. 이 과정에서 SWCNT는 광열치료(PTT)라 불리는 과정에서 종양을 급속히 가열합니다. 여러 그룹이 여러 유방암 모델에서 SWCNT를 이용한 PTT 기반 치료 전략의 잠재력을 조사했습니다[3,4,5,6,7,8,9,10]. 이러한 연구들은 NIR 빛의 감쇠가 거의 완전한 수 mm 이하의 깊이에서 원발 종양을 치료하는 PTT의 능력에 주로 초점을 맞추었습니다.
이전 연구에서 우리는 광열 증강 SWCNT 생체결합체와 온화한 NIR 레이저 빛을 함께 사용하여 동종 마우스에서 원발성 정위 유방 종양을 거의 완전히 제거할 수 있음을 보였습니다[11]. 이 생체결합체에서 SWCNT는 앤넥신 A5(ANXA5) 단백질로 기능화되었으며, 이는 종양 세포와 종양 혈관 내피세포에서 외부적으로 발현되는 음이온 인지질 포스파티딜세린에 높은 친화력으로 결합하지만, 정상 혈관 세포에는 결합하지 않습니다[12,13,14]. 이 결합체는 원자력 현미경(AFM)으로 시각화되었으며, 결합체의 높이는 2.5~5.0 nm로 다른 SWCNT-단백질 결합체와 유사했습니다[11]. 이 전이 모델에서 원발 종양을 근절할 수 있었음에도 불구하고, 단독 광열치료는 생존 기간을 약간만 연장했습니다. 그러나 면역조절제인 사이클로포스파마이드와의 동시 치료가 생존율을 높일 수 있다는 예비 증거를 발견했습니다.
최근, 사이클로포스파마이드와 같은 면역조절제가 SWCNT 유도 PTT를 상승적으로 강화할 잠재력에 대한 관심이 커지고 있습니다. 유망한 면역조절제 범주 중 하나는 면역관문 억제제입니다. 면역관문 억제제는 항-CTLA-4, 항-PD-1, 항-PDL-1과 같은 항체로, 신체의 암에 대한 면역 반응을 조절하는 중요한 세포 단백질에 결합합니다. 이 항체들은 신체가 암에 대한 면역 체계의 반응을 하향 조절할 수 있는 주요 생물학적 "관문"을 차단합니다. 이 단백질들은 정상적으로 신체의 면역학적 반응을 제어하는 중요한 역할을 합니다. 이 단백질들의 작용을 차단함으로써, 면역관문 억제제는 면역 체계가 자연적인 항종양 반응을 억제하는 메커니즘을 제거합니다. 최근 여러 그룹이 항-CTLA-4 면역관문 억제와 SWCNT 강화 PTT의 조합이 유방암에서 강력한 면역 반응을 촉진할 잠재력이 있음을 관찰했습니다[15, 16].
현재 연구에서는 우리의 새로운 PTT 방식과 면역자극제 항-CTLA-4의 조합을 평가합니다. 원래 전이성 흑색종 치료용으로 승인된 항-CTLA-4[17]는 이제 다른 면역자극제와 결합하여 유방암 임상 시험에서 테스트되고 있습니다[18]. 우리는 PTT와 항-CTLA-4 면역관문 억제 조합에서 강화된 항종양 면역의 메커니즘뿐만 아니라 표적 장기에서 SWCNT의 장기적 운명도 평가합니다.
ANXA5를 암호화하는 플라스미드 pET-30 Ek/LIC/ANX는 이전에 본 실험실에서 구축되었습니다[11]. 우혈청알부민(BSA), 트리톤 X-100, EDTA, β-메르캅토에탄올, 페닐메틸설포닐 플루오라이드(PMSF), 트리스-아세테이트-EDTA 버퍼는 Sigma-Aldrich(St Louis, MO)에서 구입했습니다. 인산염과 도데실황산나트륨(SDS)은 Mallinckrodt Chemicals(Phillipsburg, NJ)에서 구입했습니다. HPLC 등급 에탄올은 Acros Organics(Waltham, MA)에서 구입했습니다. His-트랩 컬럼은 GE Healthcare(Chicago, IL)에서 구입했습니다. 유세포계측 염색 버퍼, 고정/투과 버퍼, 투과 버퍼, 발색 엔도톡신 정량 키트, Slide-A-Lyzer 투석 카세트(3.5 kDa)는 Thermo Fisher Scientific(Waltham, MA)에서 구입했습니다. 2 및 100 kDa 투석 막은 Spectrum Laboratories(Rancho Dominguez, CA)에서 구입했습니다. Roswell Park Memorial Institute 세포 배지(RPMI-1640)와 Hank's 균형 염 용액은 ATCC(Manassas, VA)에서 구입했습니다. 태아우혈청(FBS)은 Atlanta Biologicals(Lawrenceville, GA)에서 구입했습니다. 트립톤, 효모 추출물, 카나마이신 일황산염은 Alfa Aesar(Ward Hill, MA)에서 구입했습니다. 수산화나트륨, 염화칼륨, 염화나트륨은 VWR Inc(Radnor, PA)에서 구입했습니다. HRV-C3 프로테아제는 Sino Biologics(Portland, OR)에서 구입했습니다. 항-CTLA-4 마우스 단일클론 항체(클론: 9H10)와 마우스 사이토카인 ELISA 키트(TNF-α, IFN-γ, IL-6)는 BioLegend(San Diego, CA)에서 구입했습니다. CoMoCAT SWCNTs(평균 직경 0.8 ± nm, 평균 길이 1.5 ± 0.5 µm)는 CHASM(Boston, MA)에서 구입했습니다. CoMoCAT 방법은 높은 선택성으로 소수의 (n,m) 카이랄리티를 가진 SWCNT를 생성하는 것으로 알려져 있습니다[19]. 본 연구에 사용된 시료는 [5, 6] SWCNTs가 고농도로 풍부하며, 980 nm 파장에서 강한 NIR 빛 흡수를 보입니다. 이 흡수는 점유된 반 호브 특이점에서 해당 비점유 특이점으로의 S11 전이에 해당합니다. 따라서 SWCNT가 종양에 증착되어 복사 흡수를 최대화하기 위해, 본 연구에서 사용된 레이저 파장은 S11 광학 전이와 정확히 일치하는 980 nm로 설정했습니다[20]. 추가 파일 1의 Figure S1은 가시광으로 S22 전이를 여기시킨 후 S11 NIR 방출을 명확히 보여주는 형광 스펙트럼을 제시합니다.
ATCC(Manassas, VA)의 EMT6 유방암 세포를 2 mM L-글루타민이 첨가된 Waymouth's MB 752/1 배지에 15% FBS를 보충하여 배양했습니다. 모든 세포는 37°C, 100% 습도, 5% CO2 조건에서 배양했습니다. 모든 세포는 0.53 mM EDTA 중 0.25% (w/v) 트립신으로 계대 배양했습니다. 세포 계통과 마이코플라즈마 프리 상태는 STR 검사(Charles River)로 확인했으며, 리물러스 분석으로 엔도톡신 프리임이 확인되었습니다.
SWCNT-ANXA5 결합체는 이전에 개발한 절차로 제조하여 2.5 mg ANXA5/mg SWCNT를 얻었습니다[11]. 간략히, ANXA5를 암호화하는 플라스미드 pET-30 Ek/LIC/ANX를 형질주입한 E. coli를 배양하고, 고정화된 Ni2+를 이용한 고정화 금속 친화 크로마토그래피로 ANXA5를 분리했으며, 이는 (His)6 태그를 제거하기 위한 효소적 절단을 포함했습니다. 동결건조된 CoMoCAT SWCNTs를 1% 도데실황산나트륨(SDS)에 분산시키고, 20 W 프로브 초음파 처리와 29,600 g에서 30분 원심분리를 2회 반복했습니다. 현탁된 SWCNTs를 NIR 형광(추가 파일 1: Figure S1)으로 특성화한 후, 1,2-디스테아로일-스글리세로-3-포스포에탄올아민-폴리에틸렌 글라이콜-말레이미드(DSPE-PEG-말레이미드) 링커와 실온에서 30분간 반응시켜 SWCNTs와 DSPE 작용기 간의 소수성 상호작용을 허용했습니다. 이어서 증류수에서 8시간 투석하여 과량의 링커와 SDS를 제거했습니다. 투석된 결합체를 시스테인 기를 하나 가진 ANXA5와 2시간 반응시키고 1.5 mg ml−1 L-시스테인으로 차단했습니다. 최종 생성물인 SWCNT-ANXA5는 20 mM 인산염 버퍼에 대해 8시간 투석하여 과량의 ANXA5와 L-시스테인을 제거했습니다. 단백질 중량과 순도는 SDS-PAGE로 특성화했습니다. 생체결합체의 SWCNT와 ANXA5 함량은 UV-Vis-NIR 형광 분광법, 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR) 라만 분석, 브래드포드 분석으로 특성화했습니다(추가 파일 1: Figure S2).
모든 절차는 오클라호마 대학교 기관 동물 관리 및 사용 위원회(IACUC) 승인 프로토콜을 준수했습니다. 6주령 암컷 BALB/cJ 마우스를 사용했습니다(Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME). 마우스는 표준 사료를 먹였습니다. NIR 레이저 빛으로 종양을 광열 조사하는 동안, 마우스는 2% 이소플루란과 98% 산소를 비강 콘으로 사용하여 마취했습니다.
106 EMT6 마우스 유방암 세포를 100 µL PBS에 현탁하여 제4 유방 지방 패드에 정위 주입하여 종양을 유도했습니다. 종양을 12일간 성장시켰고, 60 mm3 부피(약 5 mm 직경)에 도달하면 마우스는 측미정맥을 통해 1.2 mg/kg SWCNT-ANXA5(체중 kg당 mg SWCNT) 생체결합체를 전신 정맥 주사했습니다. 3시간 후, 종양 경계에서 5 mm 초과 영역을 980 nm NIR 빛으로 조사했으며, 에너지 및 전력 밀도는 각각 175 J/cm2와 1 W/cm2였습니다(시간 175초; Diodevet-50 NIR 레이저, B&W Tek Inc., Newark, DE). 면역관문 억제는 종양 접종 후 8, 11, 16일에 200 µg 항-CTLA-4 항체를 100 µl PBS에 현탁하여 복강 내 연속 투여로 수행했습니다. 종양 부피는 캘리퍼로 측정한 최장 치수와 수직 너비를 사용하여 수정된 타원체 공식 \(V = \frac{1}{2} \times {\text{length}} \times {\text{width}}^{2}\)로 계산했습니다. 종양 온도는 자동 스캔 모드로 설정된 휴대용 FLIR TG165 스팟 열화상 카메라(Raymarine ITC, Fareham, UK)로 감지된 최대 온도를 모니터링했습니다. 표적 장기는 독성 평가를 위해 수확하여 10% 중성 완충 포르말린에 고정하고, 포르말린 고정 파라핀 포장(FFPE) 슬라이드를 제조하여 헤마톡실린-에오신 염색으로 독성 분석을 수행했습니다.
마우스에 측미정맥을 통해 1.2 mg/kg SWCNT-ANXA5(체중 kg당 mg SWCNT)를 전신 주사했습니다. 선택된 시점에서 마우스(n = 3)를 안락사시키고 부검하여 표적 장기를 제거하여 분석했습니다. 조직 시료는 이전 방법[21]으로 준비했습니다. 생체 외 조직 시료 내 SWCNT 존재는 NS3 NanoSpectralyzer(Applied NanoFluorescence, Houston, TX)를 사용한 상대적 NIR 형광 분광법으로 결정했습니다.
치료 후 14일째 마우스를 안락사시키고, 비장 항종양 면역 효과 세포를 이전 방법[21]으로 정량화했습니다.
위와 같이 치료한 후, 마우스(n = 4~5)를 광열치료 7일 후 안락사시키고 혈액을 채취했습니다. 희석된 혈청 시료에서 종양괴사인자 알파(TNF-α), 인터페론 감마(IFN-γ), 인터루킨 6(IL-6) 농도를 공급업체 프로토콜에 따라 ELISA로 정량화했습니다.
데이터는 Graphpad Prism 소프트웨어로 분석했습니다. 통계적 유의성은 일원 분산 분석(ANOVA)과 Tukey-Kramer 다중 비교 검정으로 평가했습니다. 생존 곡선의 통계적 유의성은 Mantel-Haenszel 로그순위 검정으로 결정했습니다. 혈청 사이토카인 농도의 통계적 유의성은 일원 ANOVA와 Dunnett의 다중 비교 검정으로 분석했습니다. 다중 비교는 Bonferroni 임계값으로 보정했습니다. 오차는 평균 표준 오차로 그래픽적으로 표현했으며, 오차가 플로팅된 평균 점 기호 크기를 초과하지 않는 경우 명확성을 위해 막대를 제외했습니다.
1.2 mg/kg SWCNT-ANXA5 용량을 사용하여, 그림 1에 표시된 대로 NIR 빛 처리 과정에서 종양의 최대 온도를 기록했습니다. 조사 전 SWCNT-ANXA5를 투여받은 마우스는 생리식염수를 투여받은 마우스에 비해 전체 NIR 빛 처리 동안 더 높은 종양 온도를 보였습니다. SWCNT-ANXA5 투여 마우스의 종양 평균 온도는 생리식염수 투여 마우스(54°C vs 37°C, p < 0.05)와 유의미하게 달랐습니다. 이 강화된 광열치료의 결과로, SWCNT-ANXA5 그룹에서만 가시적 종양 소작이 발생했습니다. 종양 소작은 급속한 변색, 피부 수축, 주름 출현으로 특징지어졌습니다. 48시간 내에 광열 소작 부위에 상당한 가피(eschar)가 형성되었습니다. 완전한 피부 재생에는 수주가 걸렸습니다.
항-CTLA-4 단일클론 항체를 이용한 면역관문 억제와 광열치료 결합 결과는 그림 2에 나와 있습니다. 단독 광열치료는 원발 유방암 신생물을 쉽게 근절했지만, NIR 레이저 빛이 수 mm 이상 침투하지 못해 유방암 전이 치료에는 한계가 있었습니다. 이러한 국소 NIR 광열 항종양 치료의 단점을 극복하기 위해, 이 독특한 치료 방식을 전신 면역관문 억제와 결합하는 것을 탐구했습니다(그림 2). 단독 광열치료는 원발 EMT6 종양 파괴에 탁월했지만(그림 2a), 전이를 근절하지 못해 EMT6 정위 종양을 가진 마우스의 생존을 약간만 연장했습니다(그림 2b). 반면, 항-CTLA-4 면역관문 억제는 전체 생존율을 향상시켰지만 원발 종양 성장을 일시적으로 지연시킬 뿐이었습니다. 단독 요법 모두 전체 생존율 증가를 가져오지 못했지만, SWCNT-ANXA5 강화 광열치료와 항-CTLA-4 면역관문 억제의 조합은 전체 생존율을 향상시켜 종양 접종 후 100일째 55% 생존을 이끌어냈습니다.
치료 후 유세포계측 분석을 통해 조합 광열치료와 면역관문 억제에서 생존 개선의 추정 메커니즘이 밝혀졌습니다. 마우스는 EMT6를 접종하고 앞서 설명한 대로 치료했습니다. 치료 2주 후 마우스를 희생하고 여러 면역 효과 세포 유형의 비율과 상대적 수를 정량화했습니다. 도움 T세포, 세포독성 T세포, 호중구, 골수유래 억제 세포(MDSC) 단핵구, FoxP3 조절 T세포, 대식세포 집단을 평가했습니다(추가 파일 1: Figure S3). 이 집단들의 분석은 광열치료와 항-CTLA-4 면역관문 억제를 모두 받은 마우스에서만 대조군과 유의미한 차이를 보였습니다. 이 조합을 받은 동물에서 도움 T세포(CD4+)와 세포독성 T세포(CD8+)의 상대적 수 증가를 관찰했습니다(그림 2c, d). CD4+와 CD8+ 세포 수 증가는 부검 시 관찰된 비장 크기의 현저한 증가와 상관관계가 있었습니다.
비장 면역 효과 세포의 유세포계측 분석 외에도, PTT 7일 후 혈청 사이토카인 농도를 측정하여 항종양 면역 메커니즘을 추가로 규명했습니다. 전염증성 사이토카인 IL-6, IFN-γ, TNF-α 수치는 그림 3에 제시되어 있습니다. SWCNT 단독 또는 항-CTLA-4 단독 치료는 미처리 대조군에 비해 사이토카인 수치를 유의미하게 증가시키지 않았습니다. 그러나 단독 PTT 치료는 TNF-α를 유의미하게 증가시켰습니다. PTT 치료에 항-CTLA-4를 추가하면 TNF-α, IL-6, IFN-γ 수치가 유의미하게 더 증가했습니다.
광열치료 강화를 위한 투여 후 다양한 장기에서 SWCNT-ANXA5의 생체분포를 조직 용해액의 SWCNT 형광 정량으로 표준과 비교하여 모니터링했습니다(추가 파일 1: Figure S4). 건강한 마우스에서 1.2 mg/kg SWCNT-ANXA5 정맥 주사 후 4개월 동안 표적 장기의 생체분포를 추적했습니다(그림 4a, b). 반면, 앞서 설명한 주사 프로토콜에 따라 EMT6 종양 보유 마우스에서 투여 후 축적은 투여 후 3시간(치료 연구에서 광열치료 수행 시점)에 결정했습니다. 장기 수확 전 4개월 동안 마우스의 신체적 부작용과 이상 행동을 모니터링했습니다. 이 기간 동안 SWCNT-ANXA5 주사 마우스에서 어떤 부작용도 관찰되지 않았습니다. 연구 종료 시 표적 장기에서 헤마톡실린-에오신 염색 FFPE 절편 검사 동안 조직병리학적 독성이 관찰되지 않았습니다(추가 파일 1: Figure S5).
여기 제시된 데이터는 전이성 유방암 치료를 위한 표적 광열치료와 면역관문 억제의 결합 효과를 지지합니다. 이 현상은 "압측 효과(abscopal effect)"로 알려져 있으며, 국소 방사선이 원발 표적에서 먼 종양 성장을 억제하는 항종양 반응을 개시하는 능력을 설명합니다. 1950년대 초반 연구자들은 국소 종양 조사가 원격 종양에 유의미한 영향을 미침을 관찰했습니다[22]. 연구들은 압측 효과의 전신적 특성이 숙주의 면역 반응 때문임을 확립했습니다[23,24,25]. γ-조사가 대부분의 압측 연구의 주요 초점이었지만, 증가하는 연구들이 광열치료도 압측 효과를 유도할 수 있음을 보여줍니다. 수많은 연구들이 열 소작과 면역관문 억제제 항-CTLA-4의 조합이 향상된 면역 반응을 생성함을 입증했습니다[16, 26,27,28,29]. 우리는 EMT6 유방암 모델에서 표적 광열 소작과 항-CTLA-4 차단 후 유사한 압측 반응을 관찰했습니다.
압측 효과는 그림 2a, b의 데이터로 설명됩니다. 정위 EMT6 종양은 빠르게 성장하며 광열치료 시점에는 이미 전이된 상태입니다. 이것이 단독 광열치료로 치료받은 마우스가 원발 종양이 완전히 소작되었음에도 불구하고 미처리 대조군 마우스에 비해 생존이 약간만 증가한 이유입니다. 항-CTLA-4 단독 투여는 대조군 대비 종양 성장을 지연시키고 생존 기간을 68일까지 증가시켰지만 완치에는 이르지 못했습니다. Jure-Kunkel 등도 항-CTLA-4 투여 시 유사한 EMT6 종양 성장 지연을 관찰했습니다[30]. 광열치료와 항-CTLA-4 조합의 경우, 치료받은 마우스의 55%가 종양 접종 후 100일째 생존했으며 완치되었을 가능성이 높습니다.
항종양 면역 메커니즘에 대한 통찰은 유세포계측을 사용하여 비장 면역 효과 세포 집단을 정량화함으로써 평가되었습니다. 단독 광열치료나 항-CTLA-4에 비해, 조합 요법은 도움 CD4+ T세포가 7배, 세포독성 CD8+ T세포가 3배 증가했으며, 이 두 결과 모두 통계적으로 매우 유의미했습니다(p < 0.005). 이 결과들은 광치료와 T세포 공동자극 요법 및 면역관문 억제의 조합에 의한 잠재적 압측 반응에 대한 추가 증거를 제공합니다.
CD4+와 CD8+ 세포 수 증가는 부검 시 관찰된 비장 크기 증가와 상관관계가 있었습니다. 비장 크기 증가는 면역 반응이 강화되었음을 나타냅니다. 비장은 여러 세포 유형으로 구성되며, 가장 흔한 것은 CD4+, CD8+, B세포 계통입니다[31, 32]. 본 연구에서는 탐구하지 않았지만, B세포 수도 CD4+와 CD8+ T세포 수와 함께 증가할 것으로 예상됩니다[33]. 도움 CD4+ T세포는 사이토카인 자극과 직접적인 세포-세포 상호작용으로 다른 면역 세포를 촉진하여 체액성 면역을 지원합니다. 세포독성 CD8+ T세포는 직접 종양 세포를 살해합니다. CD4+와 CD8+ 세포 수 증가는 전신적 압측 면역 반응을 나타냅니다.
조합 치료 후 전신적 압측 면역 반응의 존재는 마우스 혈청 전염증성 사이토카인 수치 증가(그림 3)로 추가 뒷받침됩니다. TNF-α는 종양 관련 대식세포를 활성화하여 항종양 효과를 나타냅니다[34, 35]. IFN-γ는 종양 감시에서 중요한 역할을 합니다[36, 37]. IL-6는 대식세포와 림프구의 증식을 촉진합니다[38]. PTT 치료와 항-CTLA-4 조합 7일 후 마우스 혈청에서 이 이펙터 분자들의 유의미한 증가는 항종양 면역 반응의 존재를 추가로 뒷받침합니다.
SWCNT를 투여받은 마우스 조사 종료 시 평균 최대 종양 온도는 54°C였으며, 이 온도는 종양을 완전히 소작하기에 충분했습니다(그림 1). 이는 효소 비활성화와 미토콘드리아 손상이 발생하는 45~60°C 범위 내에 있습니다[39]. 생리식염수 대조군의 종양 온도는 40°C 미만으로 유지되어 최소한의 치료적 이점을 제공했습니다[39,40,41].
우리는 농도 기준으로 SWCNT-ANXA5 축적이 주로 간, 심장, 비장, 신장, 폐, 종양에서 관찰됨을 확인했습니다(그림 4a). EMT6 종양 보유 마우스에서 SWCNT-ANXA5 농도가 간과 신장과 유사함을 관찰했습니다(그림 4a, b). 미량의 SWCNT-ANXA5가 뇌, 대장, 소장에서 검출되었습니다. 주입 용량 대비 % (ID) 기준 SWCNT 생체분포가 표적 조직 내 SWCNT 절대 농도와 잘 상관되지 않음에 유의해야 합니다. 이는 주로 장기 무게 차이 때문입니다. 예를 들어, 주어진 % ID가 장기 내에 있으면 더 작은 장기 내에서는 더 높은 농도에 해당하고, 더 큰 장기 내에서는 더 낮은 농도에 해당합니다. SWCNT 농도 기준으로 비교하면 신장에서 가장 높은 농도를 보이며, 간과 비장이 그 뒤를 이었습니다(그림 4a).
생체분포 연구 기간 동안 다양한 장기에서 SWCNT 분해의 일부 증거가 있습니다(그림 4a, b). 장기 내 SWCNT 분해는 대식세포에서 다중벽 탄소나노튜브가 분해된다는 이전 발견에 기반하여 예상됩니다[42]. 본 연구에 사용된 SWCNTs는 평균 직경 0.8 nm, 평균 길이 1500 µm입니다. 이 크기는 Zhu 등의 연구[43]에 기반하여 세포독성이 없는 것으로 예측됩니다. 이 연구는 탄소나노튜브 독성을 길이와 직경 기준으로 지질 이중층 손상 가능성으로 분류했습니다. 이 분류에 따르면, 우리가 사용한 SWCNTs는 "생물학적으로 부드러운" 범주에 속하여 세포독성을 최소화하며, 이는 SWCNT-ANXA5 결합체 투여 결과 마우스 연구에서 부작용이나 조직병리학적 독성을 관찰하지 못한 것과 일치합니다.
여기서 우리는 공격적 전이성 유방암을 가진 마우스에서 SWCNT-ANXA5 생체결합체를 이용한 광열치료와 항-CTLA-4 기반 면역관문 억제 결합으로 비교적 높은 생존율을 얻는 새로운 조합 치료 방식을 입증했습니다. 종양 혈관 표적 단백질 ANXA5의 사용은 원발 종양을 근절하기 위해 전신 전달되는 SWCNT 양을 일회 저용량으로 최소화했습니다. 흥미롭게도, 1차 종양만 조사되었음에도 불구하고 조합 요법으로 치료받은 전이성 암 마우스의 생존 증가를 관찰했습니다. 중요한 비장 항종양 효과 세포 수를 정량화하는 메커니즘 연구에서, 두 치료 방식의 조합만이 CD4+ 도움 및 CD8+ 세포독성 T세포 수를 증가시킴을 밝혀냈습니다. 우리는 이 T세포 증가가 압측 반응을 반영한다고 가정하며, 여기서 항종양 효과 세포가 종양 전이를 억제했습니다. SWCNTs가 투여 4개월 후에도 장기에서 여전히 발견되었지만, 실험 과정에서 부작용이나 명백한 조직 독성은 관찰되지 않았습니다.
모든 데이터는 제한 없이 완전히 이용 가능합니다.
나노물질
요약 비소세포폐암(NSCLC)은 전 세계에서 두 번째로 많이 진단되는 악성 종양입니다. 암 치료 전략 개발을 위한 나노물질 연구의 일환으로, 본 연구에서는 우수한 시너지 광열/광역학 특성을 가진 새로운 CoFe₂O₄ 양자점(QDs)을 구축했습니다. 이 나노물질은 명백한 독성 없이 NSCLC를 효율적으로 억제했습니다. CoFe₂O₄-QDs와 근적외선(NIR) 조사 병용이 NSCLC 세포의 세포사멸을 유도함을 보였습니다. 또한 이 병용 치료가 PI3K/AKT 경로 조절을 통해 활성산소종(ROS) 생성을 촉진해 세포사를 유발함을 확인했습
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
