汕头大学吴松/加州理工唐颂颂、高伟《Sci. Adv.》：自驱动MOF纳米机器人用于主动靶向线粒体的癌症治疗

微纳米机器人在生物医学领域里取得了令人瞩目的突破，得益于其微小尺寸及独特的机动性，这些微小的机器人可以通过不同的驱动方法在狭小空间内进行有效的运动并输送到难以到达的部位。细胞是最基础的生命单位，细胞功能紊乱是疾病发病的基础。随着对疾病认识的不断深入，近期的研究工作将微型医疗机器人的操作范围从器官和组织水平扩展到了细胞水平，以实现对细胞的精确调控。细胞内存在各种细胞器，各种细胞器都有其独特的结构和功能，并彼此协作控制细胞的功能和生命活动。靶向细胞器对细胞进行精准治疗是一个极具前景的治疗方向；然而，如何实现微纳米机器人在细胞内的精确定向操作是该领域亟需解决的问题。

对此，汕头大学/深圳大学吴松教授团队联合加州理工学院高伟教授以及唐颂颂博士开发了一种能够在细胞内自主驱动的金属有机骨架（MOF）纳米机器人，装载带有线粒体靶向基团三苯基膦（TPP+）的化疗药物阿霉素（DOX-TPP），使其能在肿瘤细胞内实现主动扩散运动并靶向线粒体，使药物高效富集于肿瘤细胞线粒体的部位，从而有效抑制肿瘤的生长和转移。该工作以“Autonomous metal−organic framework nanorobots for active mitochondria-targeted cancer therapy”为题，发表于Science Advances杂志。文章的第一作者为汕头大学博士研究生彭希琪。文章的要点如下：

1.制备自驱动MOF纳米机器人：实验中利用简单高效的原位包裹法，一步合成ZIF-67包裹DOX-TPP的纳米机器人。ZIF-67的催化能力可以分解肿瘤细胞内过表达的过氧化氢，为纳米机器人在细胞内的运动提供驱动力，并在TPP阳离子引导下实现主动线粒体靶向运动。

2.肿瘤细胞内线粒体靶向：MOF机器人可在不同肿瘤细胞内实现线粒体靶向功能，诱导线粒体介导的细胞凋亡和线粒体失调，提高癌细胞杀伤效果并抑制癌细胞转移。

3.体内靶向线粒体治疗：实验中先是构建了小鼠皮下瘤模型，证明MOF机器人的线粒体靶向作用能够提高癌细胞杀伤效果。之后又构建了4T1乳腺癌原位肿瘤肺转移模型，MOF机器人对肿瘤生长和肺转移有显著的抑制效果。

综上所述，研究人员成功构建了一种能够在肿瘤细胞内自主运动并靶向线粒体的MOF纳米机器人。这种机器人能够促进所携带药物在线粒体部位的高效富集，可提高药物利用度和治疗效果。这项工作将纳米医疗机器人的操作水平扩展到细胞器水平，为制备更精细的医疗机器人平台和实现细胞器精准治疗提供了新的策略。

参考文献：

Xiqi Peng, et al. Autonomous metal-organic framework nanorobots for active mitochondria-targeted cancer therapy. Science Advances. 2023

DOI：10.1126/sciadv.adh1736

来源：BioMed科技

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！