小动物活体成像应用案例|通过单原子纳米酶调控细胞能量供应与还原力来诱发肿瘤双硫死亡

二硫键死亡是一种新近发现的程序性细胞死亡形式，由葡萄糖饥饿条件下内源性烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）耗竭触发。由于肿瘤细胞对能量和营养物质的需求更高，其比正常细胞更易发生二硫键死亡。

近期在《Nature Communications》刊登的一项研究发现，通过整合铜单原子纳米酶（CuSAE）与葡萄糖氧化酶（GOx），可以阻断细胞能量供应和降低还原力来诱导肿瘤二硫键死亡。GOx引发葡萄糖饥饿，阻碍磷酸戊糖途径（PPP）生成NADPH。CuSAE模拟NADPH氧化酶作用，消耗现有NADPH，从而强化二硫键还原的阻断并高效触发肿瘤细胞二硫键死亡。

此外，CuSAE还具有模拟过氧化物酶和谷胱甘肽氧化酶的活性，可催化生成•OH自由基并耗竭细胞内GSH，增强氧化应激并加剧细胞损伤。实验证实二硫键死亡是GOx/CuSAE诱导的主要细胞死亡类型。体内实验表明GOx/CuSAE对雌性荷瘤小鼠具有显著抗肿瘤效力，且系统毒性极低。该研究为通过诱导二硫键死亡设计抗肿瘤药物提供了新思路。

动物实验方法：研究人员将 Cy7 标记的 CuSAE（Cy7/CuSAE）经尾静脉注射至肿瘤荷瘤小鼠体内，使用Clinx勤翔IVScope 8000小动物活体成像系统在不同时间点（8 h、48 h）采集荧光图像。结果显示，Cy7/CuSAE 在肿瘤部位呈现高蓄积，8 h 时荧光信号显著增强，48 h 内持续富集，表明其良好的肿瘤靶向性。

抗肿瘤效果评估：荷瘤小鼠分为 PBS、GOx、CuSAE 及 GOx/CuSAE 组，每 2 天尾静脉注射给药。GOx/CuSAE 组肿瘤体积较对照组显著缩小（P<0.0001），且小鼠生存期延长。