本研究由Di Han、Binbin Ding、Pan Zheng、Jia Tan、Qi Meng、Wenying Zhang、Hao Chen、Ping’an Ma和Jun Lin等人完成，通讯作者为Binbin Ding、Ping’an Ma和Jun Lin，主要来自中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用重点实验室、中国科学技术大学应用化学与工程学院以及哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院。该研究发表于ACS Nano，文章于2026年1月2日在线发表，标题为“Albumin Nanoparticles Co-loaded with Dual Drugs for Enhanced Ferroptosis-based Cancer Therapy through Modulating Cholesterol Metabolism”。
铁死亡（ferroptosis）是一种由脂质过氧化驱动的调节性细胞死亡形式。细胞膜上的脂筏（lipid rafts）是富含胆固醇、鞘脂和特定蛋白的微结构域，能够限制脂质过氧化底物在质膜上的扩散，从而抑制铁死亡进程。胆固醇酰基转移酶甾醇O-酰基转移酶1（SOAT1）在多种恶性肿瘤中高表达，通过增强细胞内胆固醇储存促进肿瘤细胞生长。本研究旨在通过调节胆固醇代谢来破坏脂筏结构，从而增强铁死亡介导的抗肿瘤疗效。研究团队构建了人血清白蛋白纳米颗粒HSA@Aur&Ava，共载SOAT1抑制剂阿伐麦布（avasimibe, Ava）和铁死亡诱导剂金诺芬（auranofin, Aur）。Ava通过阻断胆固醇酯化间接破坏脂筏结构，而Aur通过抑制硫氧还蛋白还原酶诱导铁死亡，二者协同增强脂质过氧化物积累和铁死亡发生。同时，铁死亡引发的损伤相关分子模式（DAMPs）释放可促进树突状细胞（DCs）成熟并招募CD8+ T细胞，从而激活免疫应答。
研究首先通过一锅法利用Aur和Ava与白蛋白疏水结构域的疏水相互作用合成了HSA@Aur&Ava纳米颗粒，同时制备了单药负载的HSA@Aur和HSA@Ava作为对照。透射电子显微镜（TEM）显示单药和双药白蛋白纳米颗粒粒径分布在50–100 nm之间。傅里叶变换红外光谱证实白蛋白成功包载了药物。通过电感耦合等离子体质谱和高效液相色谱测定药物负载效率，结果显示双药组中Aur的负载能力从单药组的3.7%提高到9.78%，而Ava的负载效率从41.1%降至32.6%，提示Ava可能打开了白蛋白的结合位点，促进了Aur的装载。动态光散射分析显示纳米颗粒的水合粒径约为300–350 nm，在不同储存条件下粒径和多分散指数无明显变化，表明胶体稳定性良好。药物释放实验显示HSA@Aur&Ava在pH 5.5条件下呈现pH响应性持续释放特征。细胞毒性实验以4T1乳腺癌细胞为模型，结果显示在相同药物浓度下双药组细胞毒性显著强于单药组，HSA@Aur、HSA@Ava和HSA@Aur&Ava的IC50值分别为43.7 μg mL⁻¹、237.73 μg mL⁻¹和19.81 μg mL⁻¹。流式细胞术凋亡检测显示双药组细胞凋亡率达70.6%，显著高于单药组。在正常细胞L929中，纳米颗粒表现出较低的细胞毒性，说明其具有一定的肿瘤细胞选择性杀伤能力。
在铁死亡诱导实验中，铁死亡抑制剂ferrostatin-1（Fer-1）预处理可显著逆转纳米颗粒对4T1细胞的毒性，双药组细胞存活率从9.68%恢复到19.6%，证明细胞死亡主要由铁死亡介导。HSA@Aur&Ava处理后细胞内谷胱甘肽（GSH）水平降至对照组的24.85%，半胱氨酸（Cys）水平降至40%，谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）蛋白表达显著下降。荧光染色显示活性氧（ROS）水平明显升高，线粒体膜电位严重破坏，C11-BODIPY染色显示脂质过氧化物显著积累。生物透射电镜观察到线粒体嵴消失或断裂，进一步证实了铁死亡的发生。在免疫原性细胞死亡（ICD）实验中，HSA@Aur&Ava处理使细胞外ATP水平增加3倍，高迁移率族蛋白B1（HMGB1）释放增加，细胞膜表面钙网蛋白（CRT）表达显著上调，表明纳米颗粒可激活抗肿瘤免疫应答。
在胆固醇代谢调控和脂筏破坏实验中，HSA@Ava和HSA@Aur&Ava均有效降低了4T1细胞内胆固醇酯水平，同时游离胆固醇水平显著升高。蛋白印迹分析显示Ava下调了SOAT1表达，激活了肝脏X受体α（LXRα）表达。流式细胞术检测发现HSA@Aur&Ava处理组ATP结合盒转运蛋白A1（ABCA1）表达显著增强，表明游离胆固醇外排增加。使用FITC-霍乱毒素B亚单位染色神经节苷脂GM1评估脂筏水平，结果显示纳米颗粒处理后细胞膜脂筏水平显著降低。划痕实验表明HSA@Aur&Ava能显著抑制肿瘤细胞增殖和迁移。转录组学分析显示，HSA@Aur&Ava处理组与对照组之间存在6503个差异表达基因，其中4635个上调，1868个下调。KEGG通路富集分析表明差异基因主要涉及铁死亡、免疫反应和代谢通路，包括MAPK、TNF和T细胞受体信号通路等。
在体内实验中，溶血实验和血常规检测证实白蛋白纳米颗粒适合静脉注射且无明显毒副作用。吲哚菁绿标记的纳米颗粒在注射后约6小时达到最大肿瘤蓄积。4T1荷瘤BALB/c小鼠在第0天和第7天分别静脉注射PBS、HSA@Aur、HSA@Ava或HSA@Aur&Ava。结果显示HSA@Aur&Ava组显著抑制肿瘤生长，肿瘤体积和重量均明显小于其他对照组，且呈剂量依赖性。免疫荧光染色显示HSA@Aur&Ava处理后肿瘤组织GPX4和SOAT1表达显著降低，免疫组化显示ABCA1表达上调。肿瘤组织H&E染色显示大量坏死和凋亡，主要脏器H&E染色无明显损伤。流式细胞术分析显示纳米颗粒处理组淋巴结中成熟DCs（CD80+CD86+）比例显著增加，肿瘤内CD8+ T细胞浸润比例达到19.7%，TNF-α+CD8+和IFN-γ+CD8+ T细胞比例升高，记忆T细胞（CD62L−CD44+）群体显著增加。肿瘤再挑战实验显示，经HSA@Aur&Ava预处理的荷瘤小鼠对二次接种的肿瘤生长具有显著抑制作用，说明纳米颗粒可诱导持久的免疫记忆，提供长期抗肿瘤保护。
本研究的核心价值在于构建了一种共载Ava和Aur的白蛋白纳米颗粒，通过调节胆固醇代谢破坏脂筏结构，从而增强铁死亡诱导的抗肿瘤疗效。研究揭示了SOAT1抑制—游离胆固醇积累—LXRα激活—ABCA1上调—胆固醇外排—脂筏破坏—铁死亡增强的级联机制，同时铁死亡诱导的ICD激活了DCs成熟和CD8+ T细胞浸润，并产生记忆T细胞，实现了化疗与免疫治疗的协同整合。该研究为从胆固醇代谢角度开发高效抗肿瘤策略提供了新思路，具有重要的科学意义和临床转化潜力。
该研究的亮点在于：第一，首次将SOAT1抑制剂Ava与铁死亡诱导剂Aur共载于白蛋白纳米颗粒中，实现了胆固醇代谢调控与铁死亡诱导的协同治疗；第二，系统阐明了脂筏破坏增强铁死亡的分子机制，为胆固醇代谢调控在铁死亡增敏中的应用提供了直接证据；第三，通过体内实验证实了该策略不仅抑制原发肿瘤生长，还能诱导持久的抗肿瘤免疫记忆，有效抑制肿瘤复发和远端肿瘤生长。