อนุภาคนาโนสังกะสีโจมตีเซลล์มะเร็งที่บริเวณด้านหน้าของกระบวนการเผาผลาญ

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Shenyang Pharmaceutical (ประเทศจีน) ได้เผยแพร่บทวิจารณ์อย่างละเอียดเกี่ยวกับการใช้สังกะสีนาโนวัสดุในการต่อสู้กับมะเร็งในยา Theranostics โดยเปิดเผยกลไกการออกฤทธิ์ที่เป็นเอกลักษณ์ ตัวอย่างก่อนทางคลินิกที่ประสบความสำเร็จ และความท้าทายหลักระหว่างทางไปสู่ทางคลินิก

ทำไมต้องสังกะสี?

เซลล์มะเร็งเผาผลาญพลังงานในลักษณะที่ส่งเสริมการไกลโคไลซิสแบบใช้ออกซิเจนและส่งเสริมการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เกิดอนุมูลอิสระ (ROS) มากเกินไป และบังคับให้เนื้องอกสร้างสารต้านอนุมูลอิสระ โดยเฉพาะกลูตาไธโอน (GSH) ซึ่งช่วยให้เนื้องอกสามารถต้านทานภาวะเครียดออกซิเดชันได้

ไอออน Zn²⁺ สามารถขัดขวางการปรับตัวนี้ได้ในหลายระดับ:

• บล็อกเอนไซม์สำคัญของไกลโคไลซิส (กลีเซอรัลดีไฮด์-3-ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนส แลคเตตดีไฮโดรจีเนส) และเอนไซม์ของวงจรเครบส์
• พวกมันรบกวนห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนของไมโตคอนเดรีย ทำให้เกิดการรั่วไหลของอิเล็กตรอนมากขึ้น และเกิดแอนไอออนซูเปอร์ออกไซด์
• เพิ่มระดับ ROS โดยตรงผ่านปฏิกิริยาการลดออกซิเจนในไม โตคอนเดรียและโดยการยับยั้งเมทัลโลไธโอนีน ซึ่งปกติจะจับกับ Zn²⁺ และปกป้องเซลล์จากการเกิดออกซิเดชันthno.org

ประเภทของนาโนวัสดุและคุณสมบัติของมัน

นาโนวัสดุ	สารประกอบ	คุณสมบัติของการดำเนินการ
ซิงค์โอ₂	ซิงค์เปอร์ออกไซด์	การปล่อย Zn²⁺ และออกซิเจนอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมเนื้องอกที่เป็นกรด การบำบัดด้วยก๊าซ
ซิงค์ออกไซด์	ซิงค์ออกไซด์	ผลของโฟโตแคทาไลติกและโฟโตเทอร์มอลภายใต้แสง สร้าง ROS ภายใต้การฉายรังสีเลเซอร์
ซิฟ-8	อิมิดาโซเลต-สังกะสี	นั่งร้านอัจฉริยะที่ไวต่อค่า pH สำหรับการส่งยาแบบตรงเป้าหมาย ปล่อย Zn²⁺ เอง
สังกะสี	ซิงค์ซัลไฟด์	เพิ่มประสิทธิภาพอัลตราซาวนด์ (SDT) และการบำบัดด้วยแสงโดยส่งเสริมการก่อตัวของ ROS ในบริเวณนั้น

แนวทางแบบหลายโหมด

1. เคมีบำบัด: อนุภาคนาโนสังกะสีช่วยเพิ่มการแทรกซึมของยาต้านมะเร็งโดยการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์และยับยั้งเอนไซม์กำจัดสารพิษในเนื้องอก
2. การบำบัดด้วยแสงไดนามิก (PDT): เมื่อได้รับการฉายรังสี อนุภาคนาโน ZnO และ ZIF-8 จะสร้าง ROS ซึ่งจะฆ่าเซลล์เนื้องอกบริเวณใกล้เคียงโดยไม่ทำอันตรายต่อเนื้อเยื่อที่แข็งแรง
3. โซโนไดนามิกส์ (SDT): อัลตราซาวนด์กระตุ้นอนุภาคนาโน ZnS ทำให้เกิด ROS คาสเคดและอะพอพโทซิส
4. การบำบัดด้วยก๊าซ: ZnO₂ จะสลายตัวในสภาพแวดล้อมของเนื้องอก ปล่อยออกซิเจนและลดภาวะขาดออกซิเจน ซึ่งจะเพิ่มความไวต่อการกระตุ้นเซลล์
5. การปรับภูมิคุ้มกัน: Zn²⁺ กระตุ้นเส้นทาง STING และ MAPK ในเซลล์เดนไดรต์ ช่วยเพิ่มการแทรกซึมของเซลล์ที CD8⁺ และสร้างหน่วยความจำต่อต้านเนื้องอก

ความสำเร็จก่อนทางคลินิก

• ในแบบจำลองมะเร็งลำไส้ใหญ่ ZIF-8 ที่มีซิสแพลตินสามารถยับยั้งการเติบโตของเนื้องอกในหนูได้อย่างสมบูรณ์โดยไม่มีพิษต่อระบบ
• ในโรคมะเร็งผิวหนัง การใช้ ZnO-PDT ร่วมกับสารยับยั้ง PD-1 ส่งผลให้ต่อมน้ำเหลืองหลักและต่อมน้ำเหลืองที่อยู่ห่างไกลลดลงอย่างสมบูรณ์
• นาโนอนุภาค ZnO₂ ที่รวมกับสารบริจาค H₂O₂ ทำให้เกิดการแตกของ ROS ในบริเวณนั้นและการหยุดการเจริญเติบโตในเนื้องอกเต้านมที่ขึ้นอยู่กับเอสโตรเจน

ปัญหาและแนวโน้ม

1. ความปลอดภัยและการย่อยสลายทางชีวภาพ: จำเป็นต้องลดการสะสมของสังกะสีไอออนิกในตับและไตให้เหลือน้อยที่สุด และต้องแน่ใจว่ามีการย่อยสลายของอนุภาคนาโนอย่างควบคุมได้
2. การสร้างมาตรฐานการสังเคราะห์: จำเป็นต้องมีโปรโตคอลที่สม่ำเสมอและการควบคุมขนาด รูปร่าง และพื้นผิวของอนุภาคอย่างเข้มงวดเพื่อให้สามารถเปรียบเทียบผลลัพธ์ได้
3. การกำหนดเป้าหมาย: PEG-SL หรือสารเคลือบแอนติบอดีบนพื้นผิวเพื่อการส่งมอบเนื้องอกแบบกำหนดเป้าหมายและการบายพาส RES
4. การแปลทางคลินิก: ข้อมูลส่วนใหญ่จนถึงขณะนี้จำกัดอยู่แค่แบบจำลองเมาส์ จำเป็นต้องมีการศึกษาพิษวิทยาและเภสัชจลนศาสตร์ในสัตว์ขนาดใหญ่และการทดลองในระยะที่ 1 ในมนุษย์

ผู้เขียนบทวิจารณ์ระบุว่าความสำเร็จของอนุภาคนาโนสังกะสีในแบบจำลองก่อนการทดลองทางคลินิกส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการทำงานแบบ “หลายแขน” ของอนุภาคนาโนสังกะสี ซึ่งได้แก่ การขัดขวางการเผาผลาญพลังงานของเนื้องอกพร้อมกัน ความเครียดออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้น และการกระตุ้นภูมิคุ้มกันต่อต้านเนื้องอก ต่อไปนี้คือข้อความสำคัญบางส่วนจากบทความ:

• “อนุภาคนาโนสังกะสีสามารถโจมตีเนื้องอกได้พร้อมกันในสามด้าน คือ ด้านการเผาผลาญ ด้านออกซิเดชัน และด้านภูมิคุ้มกัน ทำให้อนุภาคนาโนเป็นเครื่องมือเฉพาะสำหรับโปรโตคอลการบำบัดแบบผสมผสาน” ดร. จาง ผู้เขียนหลักของการทบทวนนี้กล่าว
• “ความท้าทายหลักในขณะนี้คือการพัฒนาสารเคลือบที่เข้ากันได้ทางชีวภาพและระบบการส่งมอบแบบกำหนดเป้าหมายที่จะหลีกเลี่ยงการสะสมของไอออนสังกะสีในเนื้อเยื่อที่แข็งแรงและรับรองการทำงานอย่างแม่นยำในเนื้องอก” ศาสตราจารย์หลี่กล่าวเสริม
• “เราเห็นศักยภาพอันยิ่งใหญ่ในการผสานนาโนวัสดุ Zn เข้ากับภูมิคุ้มกันบำบัด: ความสามารถในการเพิ่มการส่งสัญญาณ STING และดึงดูดเซลล์ T ที่เป็นพิษต่อเซลล์อาจเป็นก้าวสำคัญสู่การควบคุมมะเร็งในระยะยาว” ดร.หวัง ผู้เขียนร่วมของการศึกษากล่าว

นาโนวัสดุสังกะสีเปิดโลกทัศน์ใหม่ในวงการมะเร็งวิทยา ช่วยยับยั้งการเผาผลาญพลังงานของเนื้องอก เพิ่มความเครียดออกซิเดชัน และกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันได้ในเวลาเดียวกัน ความหลากหลายและความยืดหยุ่นของนาโนวัสดุสังกะสีในสูตรการรักษาแบบผสมผสาน ทำให้นาโนวัสดุสังกะสีเป็นเครื่องมือที่มีแนวโน้มดีสำหรับการรักษามะเร็งรุ่นต่อไป