Nanopartikel Seng Menyerang Sel Kanker di Bagian Metabolisme

Para ilmuwan dari Universitas Farmasi Shenyang (Tiongkok) telah menerbitkan tinjauan ekstensif tentang penggunaan nanomaterial berbasis seng dalam perang melawan kanker di Theranostics, mengungkap mekanisme aksinya yang unik, contoh praklinis yang berhasil, dan tantangan utama dalam perjalanan menuju klinik.

Mengapa seng?

Sel kanker memetabolisme energi dengan cara yang meningkatkan glikolisis aerobik dan mendukung pertumbuhan yang cepat. Hal ini menciptakan spesies oksigen reaktif (ROS) berlebih dan memaksa tumor untuk membangun pertahanan antioksidan, terutama glutation (GSH), yang memungkinkannya bertahan dari stres oksidatif.

Ion Zn²⁺ dapat mengganggu adaptasi ini pada beberapa tingkat:

• Memblokir enzim kunci glikolisis (gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase, laktat dehidrogenase) dan enzim siklus Krebs,
• Mereka mengganggu rantai transpor elektron mitokondria, meningkatkan kebocoran elektron dan pembentukan anion superoksida,
• Secara langsung meningkatkan kadar ROS melalui reaksi reduksi oksigen mitokondria dan dengan menghambat metallothionein, yang biasanya mengikat Zn²⁺ dan melindungi sel dari oksidasi thno.org.

Jenis-jenis nanomaterial dan sifat-sifatnya

Nanomaterial	Menggabungkan	Fitur aksi
ZnO₂	Seng peroksida	Pelepasan cepat Zn²⁺ dan oksigen dalam lingkungan tumor asam; terapi gas
ZnO	Seng oksida	Efek fotokatalitik dan fototermal di bawah cahaya; menghasilkan ROS di bawah iradiasi laser
ZIF-8	Imidazolat-Zn	Perancah cerdas peka pH untuk pengiriman obat yang terarah; Zn²⁺ yang melepaskan sendiri
ZnS	Seng sulfida	Meningkatkan terapi ultrasound (SDT) dan fotodinamik dengan mendorong pembentukan ROS lokal

Pendekatan multimoda

1. Kemoterapi: Nanopartikel seng meningkatkan penetrasi obat antikanker dengan merusak membran dan menekan enzim detoksifikasi dalam tumor.
2. Terapi fotodinamik (PDT): Saat diradiasi, nanopartikel ZnO dan ZIF-8 menghasilkan ROS, yang membunuh sel tumor di sekitarnya tanpa merusak jaringan sehat.
3. Sonodinamika (SDT): Ultrasonografi mengaktifkan nanopartikel ZnS, memicu kaskade ROS dan apoptosis.
4. Terapi gas: ZnO₂ terurai di lingkungan mikro tumor, melepaskan oksigen dan mengurangi hipoksia, yang meningkatkan kepekaan terhadap sitostatika.
5. Imunomodulasi: Zn²⁺ mengaktifkan jalur STING dan MAPK dalam sel dendritik, meningkatkan infiltrasi limfosit T CD8⁺ dan menciptakan memori anti-tumor.

Keberhasilan praklinis

• Dalam model karsinoma usus besar, ZIF-8 yang dimuat cisplatin sepenuhnya menekan pertumbuhan tumor pada tikus tanpa toksisitas sistemik.
• Pada melanoma, kombinasi ZnO-PDT dan penghambat PD-1 mengakibatkan regresi lengkap pada nodus primer dan jauh.
• Nanopartikel ZnO₂ yang dikombinasikan dengan donor H₂O₂ menginduksi ledakan ROS lokal dan penghentian pertumbuhan pada tumor payudara yang bergantung estrogen.

Masalah dan Prospek

1. Keamanan dan biodegradasi: Penting untuk meminimalkan akumulasi seng ionik di hati dan ginjal, dan untuk memastikan degradasi nanopartikel terkendali.
2. Standarisasi sintesis: protokol yang seragam dan kontrol yang ketat terhadap ukuran, bentuk, dan permukaan partikel diperlukan untuk perbandingan hasil.
3. Penargetan: Pelapis PEG-SL atau antibodi pada permukaan untuk pengiriman tumor yang ditargetkan dan bypass RES.
4. Penerjemahan klinis: Sebagian besar data sejauh ini terbatas pada model tikus; studi toksikologi dan farmakokinetik pada hewan besar dan uji coba fase I pada manusia diperlukan.

Para penulis tinjauan mencatat bahwa keberhasilan nanopartikel seng dalam model praklinis sebagian besar disebabkan oleh aksi "multi-cabang" mereka – gangguan simultan terhadap metabolisme energi tumor, peningkatan stres oksidatif, dan aktivasi imunitas antitumor. Berikut beberapa kutipan kunci dari artikel tersebut:

• “Nanopartikel seng mampu menyerang tumor secara bersamaan di tiga sisi – metabolik, oksidatif, dan imun – menjadikannya alat yang unik untuk protokol terapi kombinasi,” kata Dr. Zhang, penulis utama tinjauan tersebut.
• “Tantangan utamanya sekarang adalah mengembangkan lapisan biokompatibel dan sistem pengiriman tertarget yang akan menghindari akumulasi ion seng di jaringan sehat dan memastikan aktivasi tepat sasaran di tumor,” tambah Profesor Li.
• "Kami melihat potensi besar dalam menggabungkan nanomaterial Zn dengan imunoterapi: kemampuannya untuk meningkatkan sinyal STING dan menarik sel T sitotoksik mungkin merupakan langkah kunci menuju pengendalian kanker jangka panjang," kata rekan penulis studi Dr. Wang.

Nanomaterial seng membuka babak baru dalam onkologi, memungkinkan penggangguan metabolisme energi tumor, peningkatan stres oksidatif, dan stimulasi respons imun secara simultan. Keragaman dan fleksibilitasnya dalam rejimen pengobatan kombinasi menjadikannya alat yang menjanjikan untuk terapi antikanker generasi berikutnya.