金纳米点可以帮助增强癌症细胞对超声治疗的反应

细胞具有称为整合素的表面受体，它们与细胞周围的细胞外基质（ECM）上存在的重复结构域结合，使其能够生长和扩散。生物工程系（BE）、印度科学研究所（IISc）及其合作者的一项新研究表明，调整ECM上这些结合域之间的间距可以提高用于杀死癌症细胞的超声治疗的效率

“在正常组织中，ECM上的间距约为50-70纳米（nm），但在肿瘤微环境中，由于ECM分泌过多，会发生严重窒息，这可能会将结合间距降低到50纳米以下，”BE助理教授、《纳米快报》上发表的一项相关研究的通讯作者Ajay Tijore解释道。“我们发现，当结合间距增加到50-70 nm左右时，更多的癌症细胞被杀死。”

低频超声波（39 kHz）可以破坏细胞膜并触发癌症细胞的细胞死亡。这是一种相对低成本和非侵入性的方法。与正常细胞不同，癌症细胞没有修复机制来帮助它们抵抗超声波施加的机械力

“我们的工作重点是从根本上理解超声波介导的癌症细胞杀伤以及ECM结合间距对其的影响，”BE博士生兼第一作者S Manasa Veena解释道

为了模拟整合素-ECM结合，该团队构建了一个以不同距离（35、50和70nm）分离的金纳米点阵列，并允许高度侵袭的癌症细胞附着在其上。然后，他们施加了脉冲超声波

来源：Nano Letters（2025）。DOI:10.1021/acs.nanolett.4c05858＜p＞当超声波应用于生长在50 nm和70 nm平台上的癌症细胞时，发现它们的细胞膜由于一种称为肌球蛋白的丝蛋白施加的力而拉伸。然后，更多的细胞外钙被泵入细胞质，这会损伤线粒体并促进细胞死亡。然而，间距减小（35nm）阻碍了细胞更有效地与纳米点结合，并产生足够的肌球蛋白力来触发细胞死亡

“就像我们触摸表面来感受纹理一样，癌症细胞需要通过施加肌球蛋白力来感知ECM结构来‘捏’ECM，”Tijore解释道

研究小组意识到，如果有办法增加这种间距或模仿其效果，癌症细胞可能对其他治疗也会有更好的反应

Veena解释说：“在进行这些实验时，我们偶然发现了一种名为西仑吉肽的药物的文献。”。该药物通过阻断整合素ECM结合起作用。“这是研究最广泛的药物之一，并进入了III期临床试验，但失败了。”

使用相同的设置，研究小组决定测试当非常低剂量的西仑吉肽（比试验中使用的剂量低约1000倍）与超声波治疗同时使用时会发生什么

＜p＞“当剂量非常低时，没有足够的药物分子结合所有的整合素受体。癌症细胞现在开始认为35nm的间距增加了，”Tijore解释道。“我们在欺骗癌症细胞，让其认为间距已经改变。现在细胞开始产生肌球蛋白力，将更多的钙泵入体内，这会触发癌症细胞的杀伤。”

Tijore的团队与临床医生合作，在癌症口腔组织样本上测试了这种组合方法

“口腔癌症是印度次大陆的一个主要问题。有大量ECM沉积，导致肿胀和炎症……肿瘤微环境极度窒息，”他说。“这就是我们目前正在进行的工作。”