Hydrogen-Generating Magnesium Alloy Seed Strand Sensitizes Solid Tumors to lodine-125 Brachytherapy

产氢镁合金种子链增强实体瘤对碘-125近距离放射治疗的敏感性

来源：Adv. Sci. 2024, 2412263

先进科学


摘要内容：

该研究开发了一种名为AMASS（AZ31镁合金种子链）的新型装置，由可降解的AZ31镁合金管（AMAT）与放射性碘-125（???I）种子交替连接而成。AMASS可通过微创手术植入肿瘤，在肿瘤微环境的酸性条件下缓慢释放JD足球反波胆APP下载（H?）。体外实验表明，AMAT降解产生的JD足球反波胆APP下载能协同???I种子的辐射作用，显著抑制肿瘤细胞增殖、促进凋亡、破坏JD足球反波胆APP下载化还原稳态和线粒体膜电位、降低ATP水平并增强DNA损伤。在小鼠异种移植瘤和兔肝肿瘤模型中，AMASS联合???I种子比单独使用???I种子疗效更优，且无显著副作用。AMASS还能确保辐射剂量均匀分布并简化植入流程。


研究目的：

解决实体瘤对???I种子近距离放疗的放射抵抗性问题，通过镁合金降解产生的JD足球反波胆APP下载增强放疗敏感性，同时利用合金管的机械性能优化种子空间分布。


研究思路：

材料设计与表征：制备AZ31镁合金管（AMAT）并与???I种子组装成AMASS，测试其力学性能（轴向力、弯曲强度等）和JD足球反波胆APP下载依赖的降解/产氢特性。


体外机制验证：


构建体外氢放疗装置，验证AMAT产氢对肿瘤细胞（HepG2、MC38、VX2）的放疗增敏作用。


探究JD足球反波胆APP下载增敏机制：检测ROS、线粒体膜电位（MMP）、ATP、DNA损伤（γH2AX）及凋亡相关蛋白表达。

体内疗效评价：


小鼠皮下瘤模型：植入AMASS后监测瘤内JD足球反波胆APP下载浓度、肿瘤体积及组织病理变化。


兔肝肿瘤模型：通过CT和治疗计划系统（TPS）评估AMASS对种子分布均匀性的改善，并分析抑瘤效果及安全性（血常规、肝肾功能等）。


测量数据及研究意义（标注来源图表）：

力学性能（表1）：


轴向最大力（88.83±6.24 N）、弯曲强度（204.67±13.61 MPa）等参数证明AMASS具备临床植入所需的机械强度，防止种子移位。

降解与产氢特性（图2 如下）：

JD足球反波胆APP下载越低（5.6 vs 7.3），AMAT腐蚀越快，产氢速率越高（图2c-f）。


意义：肿瘤微环境（JD足球反波胆APP下载 6.4–7.0）可激活AMAT持续产氢，时间匹配???I种子疗效周期（3–4周）。

体外细胞实验（图3-4）：


EdU/CCK-8实验（图3a-c 如下）：AMAT+???I显著抑制细胞增殖（如MC48细胞72小时存活率降至40%）。

流式细胞术（图3d-e 如下）：联合处理使MC38细胞凋亡率升至35.2%（单独???I为21.3%）。


线粒体功能（图4b-c）：JC-1染色显示MMP崩解，ATP水平下降50%。


DNA损伤（图4d-e）：γH2AX焦点数增加2倍，Western blot（图4f）显示BAX/Bcl-2比值升高，促凋亡通路激活。

小鼠体内JD足球反波胆APP下载监测（图5a-b）：


使用丹麦JD足球反波胆APP下载氢JD足球反波胆APP下载检测：植入AMASS的肿瘤内JD足球反波胆APP下载浓度持续高于对照组，第1/2/3周电压差分别为475 mV、436 mV、240 mV。


JD足球反波胆APP下载电极数据的核心意义：


直接证实AMAT在体产氢：首次通过原位JD足球反波胆APP下载技术动态量化肿瘤内JD足球反波胆APP下载浓度，排除间接推断误差。


明确产氢动力学：电压差递减（475→240 mV）反映AMAT随降解产氢量逐渐下降，与材料3–4周降解周期一致，为疗效时间窗提供依据。


关联疗效机制：高JD足球反波胆APP下载浓度期（第1–2周）与显著抑瘤效果（图5c-e）同步，证实JD足球反波胆APP下载是增敏放疗的关键因素。

兔模型临床转化验证（图6 如下）：

CT成像（图6d如下）：AMASS组种子分布均匀，单独种子组出现迁移（3周时位移明显）。

肿瘤体积（图6e如下）：AMASS组较单独???I组缩小50%。

安全性（图6f-g 如下）：血清镁离子无升高，主要器官无毒性，证明生物安全性。


结论：

AMASS兼具力学支撑与JD足球反波胆APP下载响应产氢功能，可优化???I种子空间分布并克服肿瘤放射抵抗。


JD足球反波胆APP下载通过破坏线粒体功能（降低MMP/ATP）和增强辐射DNA损伤（增加γH2AX），协同提升???I种子疗效。


动物实验证实AMASS显著抑制肿瘤生长，且无全身毒性，具备临床转化潜力。