关键词：吲哚衍生物1a、醛基化合物1b、谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）
Hypoxia-Responsive Nanosystem for Synergistic Cancer Therapy: Enhancing Ferroptosis via a Novel GPX4 Inhibitor and Facilitating Precise Photodynamic Therapy
Adv. Funct. Mater. 09 March 2026
https://doi.org/10.1002/adfm.202529287
一、研究背景
本研究设计构建了一种缺氧激活型一体化纳米治疗平台。首先对RSL3进行结构修饰得到RSL3‑ClAc，以增强其对GPX4的抑制能力；引入硝基还原酶（NTR）响应型光敏剂C2‑NO₂，该分子仅能在肿瘤缺氧区域高表达NTR的微环境下被激活，同步开启荧光成像与PDT过程。PDT过程会消耗细胞内的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）（NAD(P)H），进而下调铁死亡抑制蛋白1（FSP1）通路，与RSL3‑ClAc介导的GPX4抑制效应产生协同作用，双重阻断肿瘤的抗氧化防御系统，放大脂质过氧化水平，最终实现铁死亡与光动力的协同抗肿瘤效应。
二、实验部分
1、RSL3‑ClAc的合成
以吲哚衍生物1a为原料，与醛基化合物1b在三氟乙酸-二氯甲烷体系中，于40℃条件下发生Pictet‑Spengler环化反应，得到中间体2；随后在0℃、碳酸氢钠碱性条件下，使中间体2与氯乙酰氯发生酰化反应，最终得到目标产物RSL3‑ClAc。产物经核磁共振氢谱、质谱表征，确认其分子结构正确。
2、RC/C2‑NO₂@PEG纳米颗粒的制备
采用纳米沉淀法制备共组装纳米体系：将RSL3‑ClAc、C2‑NO₂与PEG溶于四氢呋喃，在搅拌条件下缓慢滴入去离子水中，透析除去有机溶剂后，获得RC/C2‑NO₂@PEG纳米悬浮液。采用动态光散射、透射电子显微镜对纳米颗粒的粒径、形貌与胶体稳定性进行表征。
3、体外细胞实验
选用肿瘤细胞开展系列体外评价：检测该体系的NTR响应荧光激活特性；评估细胞对纳米颗粒的摄取能力、细胞毒性，以及胞内谷胱甘肽（GSH）、NAD(P)H、脂质过氧化物（Lipid Peroxide, LPO）与ROS水平；验证铁死亡与PDT的协同杀伤效应，并通过铁死亡抑制剂回补实验明确细胞死亡机制。
4、体内抗肿瘤活性与生物安全性评价
构建荷瘤小鼠模型，尾静脉注射纳米制剂后，利用近红外荧光成像追踪纳米颗粒在体内的富集分布；记录小鼠肿瘤体积与体重变化，收集肿瘤组织及主要脏器进行组织病理学切片分析，评价纳米体系的体内抗肿瘤活性与全身生物安全性。
三、结果与讨论
RSL3经氯乙酰化修饰后得到衍生物RSL3-ClAc，该分子对GPX4蛋白的结合能力显著提升，其铁死亡诱导活性优于原始RSL3分子。RSL3-ClAc与C2-NO₂可通过分子间非共价相互作用自组装形成RC/C2-NO₂@PEG纳米颗粒，该纳米体系具有良好的分散性，且在生理介质中表现出优异的稳定性。
上述纳米颗粒在缺氧肿瘤区域富集后，肿瘤组织高表达的NTR可将C2-NO₂还原为C2-NH₂，激活近红外荧光信号，从而实现肿瘤的特异性成像；同时，在外源光照激发下可产生单线态氧，触发光动力治疗（PDT）。PDT过程可消耗细胞内的NAD(P)H，抑制FSP1-CoQ₁₀旁路抗氧化通路，进而与RSL3-ClAc对GPX4的抑制作用产生协同效应，双重阻断脂质过氧化物的清除通路，使脂质过氧化物（LPO）在细胞内大量累积，高效诱导肿瘤细胞发生铁死亡。
体内动物实验结果证实，RC/C2-NO₂@PEG可在肿瘤组织实现选择性富集，能够显著抑制肿瘤生长，且对心、肝、脾、肺、肾等主要脏器无明显损伤，具有良好的生物安全性。本研究策略巧妙利用肿瘤缺氧微环境作为内源性刺激源，实现了成像引导下的肿瘤协同治疗，有效解决了传统PDT的脱靶毒性问题与铁死亡单药治疗的耐药难题。
四、结论
本研究构建了一种缺氧响应型无载体共组装纳米平台RC/C2-NO₂@PEG，该体系整合了NTR激活荧光成像、PDT与GPX4抑制介导的铁死亡三重功能。经修饰得到的新型GPX4抑制剂RSL3-ClAc，铁死亡诱导能力得到显著增强；体系中光敏剂仅在肿瘤缺氧微环境中被激活，有效降低了脱靶损伤；PDT通过消耗NAD(P)H抑制FSP1通路，解除了肿瘤细胞对铁死亡诱导的抗性。该纳米体系在体外细胞实验与体内动物实验中均展现出优异的协同抗肿瘤效果，且生物相容性良好。本工作为实体瘤的精准协同治疗提供了新的思路，具备良好的临床转化潜力。
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