过去数十年间的研究指出，过渡金属元素在肿瘤学中发挥着不同的关键作用：它们以金属酶的形式参与细胞代谢，作为信号分子调节肿瘤的增殖和转移，并支撑起了一个庞大的金属抗癌药物家族，勾勒出了一张属于肿瘤的元素周期表（图1）。

题图：利用铜死亡治疗肿瘤

铜死亡（cuproptosis）这一现象的发现，将进一步将以铜为代表的过渡金属离子与肿瘤代谢紧密联系起来，为基于铜离子的抗肿瘤药物机制提供了新见解，并为抗肿瘤纳米材料的设计提供了新的策略。

图1. 肿瘤元素周期表

基于此，作者立足于化学与肿瘤学的交叉领域，综述了细胞中的铜稳态，总结了铜死亡所涉及的分子机制，讨论了基于铜死亡的抗肿瘤纳米材料设计策略，并阐述了了从宏观到微观尺度上，基于分析化学策略、生物标志物及临床影像学手段对铜死亡进行监测的方法。

该文章首先以铜的过渡金属属性切入，强调了铜稳态不同于常见的钠、钾、钙等金属稳态，是包含了浓度稳态、氧化还原平衡以及亚细胞尺度动态分布三大组成部分（图2）。这一稳态不光维护着肿瘤中正常的代谢过程，更决定着肿瘤的生（铜增殖）与死（铜死亡）。通过各种手段导致细胞中铜过载，打破铜稳态将会使细胞走向铜死亡。

图2. 细胞中的铜稳态模式图

铜死亡是一种由铜过载导致的细胞死亡模式，不同于以往发现的细胞凋亡、坏死、焦亡以及铁死亡。具体的来说，铜离子在细胞中的过度积累将导致硫辛酰化蛋白的寡聚化和铁硫簇蛋白的丢失，进而引起细胞代谢异常及蛋白毒性应激，最终导致细胞死亡（图3）。作者在综述中汇总了目前能够高效递送铜离子的策略，并基于铜死亡机制解析了可行的联合治疗策略。

图2. 铜死亡的分子机制图

此外，作者汇总了针对铜死亡的监测策略。（图3）作者汇总了从宏观到微观尺度上一系列针对铜稳态的监测方法，讨论了可用于铜死亡检测的生物标记物，潜在可用的临床检测手段，并讨论了目前检测手段的优势与不足。

图3. 铜死亡的监测

武汉大学的雷爱文教授、孙志军教授和易红教授为该文的通讯作者，王五寅、莫文韬为论文的共同第一作者。

参考文献：
Cuproptosis: Harnessing Transition Metal for Cancer Therapy. Wuyin Wang, Wentao Mo, Zishan Hang, Yueying Huang, Hong Yi, Zhijun Sun, and Aiwen Lei, ACS Nano 2023 17 (20), 19581-19599. DOI: 10.1021/acsnano.3c07775

原文链接：
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07775

来源：高分子科学前沿

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