[发明专利]硫铁矿纳米酶、抗肿瘤药物及应用

说明书

本发明提供一种硫铁矿纳米酶、抗肿瘤药物及应用，硫铁矿纳米酶包括Fe²⁺和S₂^2‑，Fe和S的原子比为1：2，呈现FeS₂晶型。硫铁矿纳米酶同时具有过氧化物酶活性和谷胱甘肽氧化酶活性。硫铁矿纳米酶的POD和GSH‑OXD活性可构成级联反应，引起肿瘤细胞产生•OH并耗竭细胞内GSH，使肿瘤细胞发生凋亡和铁死亡；杀伤效果具有肿瘤细胞特异性，对于正常细胞的杀伤效果很弱；具有可降解性，保证优异的安全性；在体内肿瘤细胞中能够发挥POD和GSH‑OXD活性通过引起了组织的凋亡和铁死亡，在含有KRAS突变的凋亡抵抗的CT26肿瘤中实现优异的治疗效果。

技术领域

本发明涉及纳米材料和肿瘤治疗技术领域，具体涉及硫铁矿纳米酶、抗肿瘤药物及应用。

背景技术

自从2007年首次报道Fe₃O₄纳米颗粒具有类似过氧化物酶活性，纳米酶——一类自身蕴含酶学特性的纳米材料，已经形成一个新兴领域。作为新一代模拟酶，纳米酶具有经济、稳定、易于大批量生产的优点，更重要的是，纳米酶集酶的催化活性和纳米材料独特的理化性质于一身，使它成为一个多功能分子。不同的纳米酶已经作为天然酶的替代物广泛用于分子检测、免疫测定、抗菌和环境治理等领域。特别是，纳米酶调节活性氧（Reactiveoxygen species，ROS）的能力可被用于肿瘤治疗，比如具有POD（过氧化物酶）活性的纳米酶在肿瘤微环境中催化H₂O₂产生高毒性的•OH引起肿瘤细胞的凋亡，用于肿瘤治疗。但是由于纳米酶与H₂O₂的亲和力不高而且肿瘤微环境中H₂O₂的含量比较低，不足量的•OH限制了肿瘤治疗效果。因此目前大多数纳米酶用于肿瘤治疗时需要与其他方法结合，比如光热疗法，光动力疗法，声动力疗法及免疫疗法。所以，开发具有提高的H₂O₂亲和力或者自身能产生H2O2的高效纳米酶是迫切而具有挑战性的。

引起肿瘤细胞的凋亡是目前癌症最主要的治疗方式。但是由于肿瘤细胞固有或后天发展的对凋亡的抵抗性，基于凋亡的癌症治疗效果并不令人满意。比如，有研究表明由于KRAS突变会导致凋亡抗性，因此，基于凋亡的治疗方式不能有效治疗含有KRAS突变的肿瘤，而此类肿瘤占全部肿瘤类型的比例高达25%。所以，将凋亡与非凋亡的肿瘤治疗方式相结合将打开肿瘤治疗和克服耐药新的大门。

铁死亡，是一种新型的、铁依赖的非凋亡细胞死亡方式，以过氧化脂（LPO）的积累为主要特征。LPO的积累，是由细胞内的自由基比如•OH或者酶催化细胞膜脂质不可逆的过氧化形成。脂质氢过氧化物酶GPX4可使用还原型谷胱甘肽（GSH）作为辅因子，将活跃的LPO还原成不活跃的脂醇类物质，从而避免LPO进一步形成毒性的脂质ROS及其诱导的细胞膜破坏和铁死亡。目前已经有不同的方法被研究出来用于肿瘤的铁死亡治疗，比如通过增加细胞内铁离子浓度增加•OH的产生或者通过减少辅因子GSH引起GPX4的失活。因为铁死亡与凋亡的死亡路径不同，所以将铁死亡与凋亡结合将会避免凋亡相关的抗性问题，例如含有KRAS突变的凋亡抵抗肿瘤细胞。但是目前这种凋亡-铁死亡相结合的策略却很少。

发明内容

本发明的目的在于提供硫铁矿纳米酶、抗肿瘤药物及应用，该硫铁矿纳米酶具有类似过氧化物酶活性，且对底物过氧化氢（H₂O₂）具有超高的亲和力，能够催化肿瘤微环境中的H₂O₂产生大量的羟基自由基（•OH）杀死肿瘤细胞；同时具有类似谷胱甘肽氧化酶活性，可以催化还原型谷胱甘肽（GSH）被氧气氧化成氧化型谷胱甘肽和H₂O_2，具有双酶活的硫铁矿纳米酶可构成一个自级联的平台，产生大量的•OH并耗竭细胞内的还原型谷胱甘肽，引起肿瘤细胞的凋亡和铁死亡，从而避免肿瘤细胞的凋亡抗性的影响，实现优异的治疗效果。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：