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Synergistic glycolysis disturbance for cancer therapy by a MOF-based nanospoiler

Biophysics Reports 2023年第3期9卷 134-145页

作者： Xuemei Zeng Yihang Ruan Lun Wang Jinpeng Deng Shuangqian Yan Key Laboratory of Innate Immune Biology of Fujian Province Biomedical Research Center of South China College of Life Sciences Fujian Normal University The Straits Institute of Flexible Electronics (SIFE Future Technologies) the Straits Laboratory of Flexible Electronics (SLoFE) Fujian Normal University

Increased glycolysis for promoting adenosine triphosphate(ATP) generation is one of the hallmarks of cancer. Although reducing glucose intake or depriving cellular glucose can delay the growth of tumors to some extent, their therapeutic efficacy is a highly needed improvement for clinical translation. Herein, we found that mannose synergistic with glucose oxidase(GOx) can induce cell death by ATP inhibition, autophagy activation, and apoptosis protein upgradation. By using biodegradable zeolitic imidazolate frameworks(ZIF-8) as a nanocarrier(denoted as ZIF-8/M&G), the mannose and GOx can accumulate at the tumor site while having no obvious long-term toxicity. At the tumor site, GOx inhibits glycolysis by converting glucose and oxygen to H2O2and gluconic acid, realizing oxidation therapy and expediting the degradation of the p H-responsive ZIF-8 nanoparticles, respectively. Simultaneously, mannose disturbs sugar metabolism and reduces oxygen consumption, which in turn promotes the GOx oxidation process. The concerted glycolysis inhibition through interactions between mannose and GOx endows ZIF-8/M&G nanospolier with excellent therapeutic efficacy both in vitro and in vivo. Synergistic glycolysis disturbance by the designed nanospoiler in this work proposes a versatile approach for metabolism disturbance to tumor treatment.

关键词： glycolysis disturbance Energy deprivation Drug delivery Zeolitic imidazolate frameworks Metal-organic frameworks

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