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Fe-MnO2 nanosheets loading dihydroartemisinin for ferroptosis and immunotherapy - 28/03/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.114431 
Dandan Huang a, 1, Dafen Xu a, 1, Wenxin Chen a, Ruimei Wu a, Yujuan Wen a, Ailin Liu a, b, Liqing Lin a, b, , Xinhua Lin a, b, , Xuewen Wang c,
a Department of Pharmaceutical Analysis, School of Pharmacy, Fujian Medical University, Fuzhou 350122, China 
b Higher Educational Key Laboratory for Nano Biomedical Technology of Fujian Province, Fujian Medical University, Fuzhou 350122, China 
c Department of Preventive Medicine, School of Public Health, Fujian Medical University, Fuzhou 350122, China 

Corresponding authors at: Department of Pharmaceutical Analysis, School of Pharmacy, Fujian Medical University, Fuzhou 350122, ChinaDepartment of Pharmaceutical Analysis, School of Pharmacy, Fujian Medical UniversityFuzhou350122China⁎⁎Corresponding author.

Abstract

Ferroptosis has emerged as a therapeutic tactic to trigger cancer cell death driven by abnormal accumulation of reactive oxygen species (ROS). However, a single ferroptosis treatment modality is often limited. In this work, a combination therapy of ferroptosis and immunotherapy for cancer was proposed. Specifically, a versatile nanodrug was designed for the multiple treatment of hepatocellular carcinoma (HCC) by loading dihydroartemisinin (DHA) on Fe3+-doped MnO2 nanosheets (Fe-MnO2/DHA). Firstly, Fe-MnO2/DHA was degraded by glutathione (GSH) in the tumor microenvironment (TME) to release Fe2+, Mn2+ and DHA, leading to aberrant ROS accumulation due to Fenton/Fenton-like reaction. Secondly, breakage of endoperoxide bridge from DHA was caused by Fe2+ to further induce oxidative stress. Thirdly, the depleted GSH promoted the inactivation of glutathione peroxidase 4 (GPX4), resulting in lipid peroxide (LPO) accumulation. The resulting LPO and ROS could induce ferroptosis and apoptosis of liver cancer cells. Furthermore, Fe-MnO2/DHA mediated three-pronged stimulation of oxidative stress, resulting in high levels of targeted immunogenic cell death (ICD). It could enhance the infiltration of CD4+ T and CD8+ T cells, and promote macrophage polarization. DHA also acted as an immunomodulator to inhibit regulatory T cells (Tregs) for systemic antitumor. Overall, Fe-MnO2/DHA presents a multi-modal therapy for HCC driven by ferroptosis, apoptosis and immune activation, significantly advancing synergistic cancer treatment.

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Graphical Abstract




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Highlights

A simple, economical and time-saving method to prepare Fe-MnO2/DHA nanosheets.
Fe-MnO2/DHA induces ferroptosis by Fenton/Fenton-like reaction, breakage of endoperoxide bridge from DHA and inhibiting GPX4 expression.
Fe-MnO2/DHA induces immunotherapy by stimulating ICD to enhance the infiltration of CD4+ and CD8+ T cells as well as promote macrophage polarization.

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Abbreviations : BSA, CRT, DAMPs, DFO, DHA, DMSO, DTNB, EPR, FTIR, GPX4, GSH, HCC, H&E, HMGB-1, ICD, LPO, MB, MDA, MTT, PBS, PI, PL-PUFA-OH, PL-PUFA-OOH, ROS, SDBS, TME, Tregs, UV–vis, VE

Keywords : Hepatocellular carcinoma, Fe-MnO2/DHA, Inactivation of GPX4, Ferroptosis, Immunotherapy


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Vol 161

Article 114431- mai 2023 Retour au numéro
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