CN115003312A - 作为癌症中铁死亡诱导物的高密度脂蛋白样纳米颗粒 - Google Patents

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Abstract

本文公开了用诱导铁死亡的高密度脂蛋白样纳米颗粒治疗患有癌症和其他铁死亡障碍的受试者的组合物和方法。

Description

作为癌症中铁死亡诱导物的高密度脂蛋白样纳米颗粒
相关申请的交叉引用
本申请要求在35 U.S.C.§119(e)下于2019年9月18日提交的美国专利申请序列号62/902,342的申请日的权益。将上述参考申请的内容通过引用整体并入本文。
发明背景
癌症是美国和全球第二大死因。在改善患者结果和从经济的观点来看，发现在多种恶性肿瘤中具有功效的靶向疗法都提供了难以置信的潜在价值。尽管在一些淋巴瘤患者中观察到长期缓解，但是超过三分之一的具有最常见亚型(弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL))的患者将复发或患有对初次治疗难治性的疾病(1-3)。对于通过分子和临床预后因素鉴定的高风险组中的患者尤其如此(4,5)。用于这些患者的实验疗法，包括免疫疗法和基于细胞的疗法，成功率中等，花费高，并且具有毒性。
发明简述
本公开内容至少部分地基于用于通过施用靶向恶性细胞并诱导铁死亡(ferroptosis)的高密度脂蛋白纳米颗粒(HDL-NP)来治疗患有癌症的受试者的组合物、试剂盒和方法。
因此，本公开内容的一个方面提供一种通过向受试者施用合成纳米结构来治疗患有癌症的受试者的方法，所述合成纳米结构包含纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳，其中所述壳包含磷脂；其中所述受试者具有癌细胞，并且其中所述合成纳米结构以有效量施用来诱导所述癌细胞的铁死亡。
本公开内容的另一个方面提供一种减少细胞群中癌细胞的数量的方法，所述方法包括用合成纳米结构接触所述癌细胞，所述合成纳米结构包含：纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳，其中所述壳包含磷脂；其中所述合成纳米结构是以有效量来诱导所述癌细胞的铁死亡。
在本公开内容的一些实施方案中，纳米结构核是Ag、Au、Pt、Fe、Cr、Co、Ni、Cu、Zn和其它过渡金属、半导体(例如，硅、硅化合物和合金、硒化镉、硫化镉、砷化铟和磷化铟)或绝缘体(例如，陶瓷，诸如氧化硅)。
在一些实施方案中，合成纳米结构进一步包含载脂蛋白。在一些实施方案中，载脂蛋白是载脂蛋白A-I、载脂蛋白A-II或载脂蛋白E。
在一些实施方案中，合成纳米结构进一步包含胆固醇。
在一些实施方案中，磷脂壳包含脂质单层。
在一些实施方案中，磷脂壳包含脂质双层。在一些实施方案中，脂质双层的至少一部分共价结合至纳米结构核。
在一些实施方案中，纳米结构核具有小于或等于约500纳米(nm)的最大横截面尺寸。在一些实施方案中，纳米结构核具有小于或等于约250纳米(nm)的最大横截面尺寸。在一些实施方案中，纳米结构核具有小于或等于约100纳米(nm)的最大横截面尺寸。在一些实施方案中，纳米结构核具有小于或等于约75纳米(nm)的最大横截面尺寸。在一些实施方案中，纳米结构核具有小于或等于约50纳米(nm)的最大横截面尺寸。在一些实施方案中，纳米结构核具有小于或等于约30纳米(nm)的最大横截面尺寸。在一些实施方案中，纳米结构核具有小于或等于约15纳米(nm)的最大横截面尺寸。在一些实施方案中，纳米结构核具有小于或等于约10纳米(nm)的最大横截面尺寸。在一些实施方案中，纳米结构核具有小于或等于约5纳米(nm)的最大横截面尺寸。在一些实施方案中，纳米结构核具有小于或等于约3纳米(nm)的最大横截面尺寸。
在一些实施方案中，纳米结构核具有大于约1:1的长宽比。在一些实施方案中，纳米结构核具有大于3:1的长宽比。在一些实施方案中，纳米结构核具有大于5:1的长宽比。
在一些实施方案中，磷脂包含1,2-二棕榈酰基-sn-甘油基-3-磷酸胆碱(DPPC)、1,2-二油酰基-sn-甘油基-3-磷酸胆碱(DOPC)、1,2-二棕榈酰基-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺(16:0PE)、1,2-二硬脂酰基-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺(18:0PE)、鞘磷脂、1,2-二油酰基-3-三甲基铵-丙烷(DOTAP)或其组合。
在一些实施方案中，受试者已被诊断患有癌症。在一些实施方案中，受试者已被诊断患有铁死亡敏感性恶性肿瘤或胆固醇营养缺陷型恶性肿瘤。在一些实施方案中，癌症选自：B细胞淋巴瘤、肾细胞癌、T细胞淋巴瘤、胃癌、卵巢癌、子宫内膜腺癌肉瘤、间变性大细胞淋巴瘤、透明细胞肾细胞癌(ccRCC)、铂抗性卵巢癌和透明细胞卵巢癌。
在一些实施方案中，将合成纳米结构施用于受试者或与细胞接触多于一次。在一些实施方案中，将合成纳米结构施用于受试者或与细胞接触每月至少一次。在一些实施方案中，将合成纳米结构施用于受试者或与细胞接触每周至少一次。在一些实施方案中，将合成纳米结构施用于受试者或与细胞接触每天至少一次。在一些实施方案中，将合成纳米结构施用于受试者或与细胞接触每天两次。
在一些实施方案中，本公开内容的任一种方法还包括向受试者施用铁死亡诱导物化合物。
在一些实施方案中，本公开内容的任一种方法还包括确定癌症是否对铁死亡敏感。
在一些方面，本公开内容涉及一种治疗患有铁死亡敏感性障碍的受试者的方法，其包括：鉴定患有铁死亡敏感性障碍的受试者；以及向所述受试者以有效量施用合成纳米结构来诱导所述受试者的患病细胞的铁死亡，所述合成纳米结构包含：纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳，其中所述壳包含磷脂。
在一些方面，本公开内容涉及包含合成纳米结构的组合物，所述合成纳米结构包含：纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳，其中所述壳包含磷脂和铁死亡诱导物化合物。
在一些方面，本公开内容涉及一种用于诱导细胞的铁死亡的方法，其包括：将细胞鉴定为铁死亡敏感细胞，和使所述细胞与有效量的纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳接触来诱导所述细胞的铁死亡，其中所述壳包含磷脂。
在一些实施方案中，本公开内容的任一种方法的受试者都是哺乳动物。在一些实施方案中，本公开内容的任一种方法的受试者都是人类。
本发明的一个或多个实施方案的细节在以下描述中阐述。根据以下附图和若干实施方案的详细描述以及所附权利要求书，本发明的其它特征或优点将是显而易见的。
附图简述
以下附图形成本说明书的一部分，并且被包括以进一步证实本公开内容的某些方面，通过参考这些附图中的一个或多个并结合本文呈现的具体实施方案的详细描述，可以更好地理解本公开内容的某些方面。为了清楚起见，并未在每个附图中标记出每个组分。应当理解，附图中所示的数据决不限制本公开内容的范围。在附图中：
图1包括显示在Ramos和SUDHL4细胞中HDL NP下调GPX4(相对于0nm，在20nM和50nM的剂量下，*p＜0.05)的柱状图。
图2包括显示HDL NP诱导SUDHL4(弥漫性大B细胞淋巴瘤)细胞中的铁死亡的柱状图(*p＜0.05vs对照(PBS))。
图3包括显示HDL NP诱导Ramos(伯基特氏淋巴瘤)细胞中的铁死亡的柱状图(*p＜0.05vs对照(PBS))。
图4A-4B包括显示HDL NP在SUDHL4细胞中诱导脂质过氧化物积累的图(*p<0.05vs0小时)。
图5A-5B包括显示HDL NP在Ramos细胞中诱导脂质过氧化物积累的图(*p<0.05vs0小时)。
图6A-6B包括显示胆固醇营养缺陷型细胞系中SR-B1表达和HDL NP功效的图(*p＜0.05vs PBS)。SNU-1:胃癌。SUDHL1：ALK+间变性大T细胞淋巴瘤。SR：ALK+间变性大T细胞淋巴瘤。U937：组织细胞性淋巴瘤。HEC-1B：子宫内膜腺癌。U266B1：骨髓瘤。Ramos：伯基特淋巴瘤(阳性对照)。Jurkat：T细胞淋巴瘤(阴性对照)。
图7A-7B包括显示肿瘤体积、重量和体内GPX4表达的SUDHL1肿瘤异种移植模型的图(*p＝0.0339和**p＝0.0238).
图8包括显示SUDHL1体内铁死亡测定的图(对于PBS，n＝9，对于HDL NP，n＝10，*p＝0.0006)。
图9包括显示HDL NP在786-O(肾细胞癌-透明细胞)细胞中诱导铁死亡的柱状图(*p<0.05vs HDL NP+铁抑素-1(Ferrostatin-1)和HDL NP+DFO)。
图10包括显示HDL NP在Caki-2(肾细胞癌-乳头状)细胞中诱导铁死亡的柱状图(*p<0.05vs HDL NP+铁抑素-1和HDL NP+DFO)。
图11A-11B包括显示HDL NP在786-O和Caki-2细胞中诱导脂质过氧化物积累的图(*p＝0.0096和**p＝0.0011)。
图12A-12G显示了在786-O细胞系(肾细胞癌细胞系)中产生的结果。图12A显示siRNA敲低(knockdown)的SR-B1下调GPX4表达。显示在96和120小时(hr)的数据。25μg的蛋白质，SR-B1抗体Abcam(ab52629，1:2000)，GPX4 Abcam(ab41787，1:20,000)，β肌动蛋白细胞信号传导(13E5，1:2,000)。图12B显示siRNA敲低的SR-B1下调诱导细胞死亡。图12C显示在用不同浓度的HDL NP的情况下，GPX4和SR-B1在不同时间过程中的蛋白质印迹。如可以看出，HDL NP不直接调节SR-B1受体表达；然而，HDL NP以时间和剂量(例如，HDL NP浓度)依赖性方式显著下调GPX4表达。图12D显示说明在Sutent存在下HDL NP显著下调GPX4表达的蛋白质印迹。8μg蛋白质，GPX4Abcam(ab41787，1:5,000)，β肌动蛋白细胞信号传导(13E5，1:2,000)。图12E显示HDL NP增加氧化脂质的表达。图12F显示MTS拯救测定；由HDL NP诱导的细胞死亡由铁抑素-1和去铁胺拯救。图12G显示HDL NP降低786-O肿瘤负荷(burden)的体内数据(左上图)；HDL NP提高存活(右上图)；并且在HDL NP的处理5次之后，HDL NP增加肿瘤中的氧化脂质(中下图)。
图13A-13B显示在769-P(透明细胞肾癌细胞系)中由HDL NP产生的结果。图13A显示GPX4及HDL NP下调其的蛋白质印迹。图13B显示由HDL NP诱导的细胞死亡被铁抑素-1和去铁胺拯救的MTS数据。
图14A-14D显示了在OVCAR5细胞系(铂敏感性卵巢癌细胞系)中由HDL NP产生的结果。图14A显示说明HDL NP下调GPX4表达的GPX4的蛋白质印迹。图14B：C11-BODIPY流式数据，其说明HDL NP提高氧化脂质的表达。图14C显示由HDL NP诱导的细胞死亡被铁抑素-1和去铁胺拯救的MTS测定。图14D显示SR-B1和GPX4的蛋白质印迹，并且siRNA敲低的SR-B1下调GPX4表达。
图15A-15C显示在OVCAR5 CP抗性细胞系(铂抗性卵巢癌细胞系)中由HDL NP产生的结果。图15A显示了GPX4和HDL NP下调GPX4表达的蛋白质印迹。图15B显示由HDL NP诱导的细胞死亡被铁抑素-1和去铁胺拯救的MTS测定。图15C显示HDL NP提高氧化脂质的表达。
图16显示在ES2细胞系(透明细胞卵巢癌细胞系)中由HDL NP产生的结果。显示了GPX4和HDL NP下调GPX4表达的蛋白质印迹。
发明详述
本发明涉及包含高密度脂蛋白样纳米颗粒(HDL NP)的药物，其可用于治疗患有癌症和其他障碍的受试者。所述药物靶向癌性恶性细胞并引起靶细胞死亡。
代谢改变是癌症的标志，其中恶性细胞需要递增量的各种营养物，包括胆固醇和胆固醇酯。在促进细胞增殖的同时，这种改变的代谢状态也可以使细胞对铁-和氧-依赖性坏死性形式的程序性细胞死亡(称为铁死亡)敏感。本公开内容提供了使用生物启发的高密度脂蛋白样纳米颗粒(HDL NP；也称为合成纳米结构或胆固醇缺乏(cholesterol-poor)的高密度脂蛋白(HDL)样纳米颗粒)的组合物和方法，其模拟天然HDL的尺寸、表面组成和形状。
本发明的HDL NP结合成熟HDL的受体，清道夫受体类型B-1(SR-B1)，也称为SCARB1，其在本文中可互换使用(用于富含胆固醇的高密度脂蛋白(HDL)的高亲和力受体)，并通过阻止胆固醇酯从天然HDL内化并从细胞流出游离胆固醇而使恶性细胞缺乏胆固醇。已经发现HDL NP可以有效地诱导易感细胞中的铁死亡，并且例如，靶向SCARB1的HDL NP疗法通过涉及GPX4和铁死亡的机制诱导淋巴瘤细胞死亡。最初，数据(在专利申请中呈现)显示HDL NP强制胆固醇从头生物合成基因的细胞表达，其伴随GPX4表达降低。进一步表明，GPX4表达降低导致膜氧化脂质增加和细胞死亡，其机制与细胞系、体内异种移植模型和从B细胞淋巴瘤患者获得的原代样品(primary sample)中的铁死亡一致。
铁死亡是氧-和铁-依赖性形式的坏死性凋亡(necroptosis)，其特征在于由脂质氢过氧化物酶谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)的靶向抑制引起的细胞膜脂质和胆固醇过氧化物的积累。在GPX4抑制之后，细胞变得易受铁死亡的影响，因为该酶通过将脂质过氧化物(L-OOH)转化为相应的脂质醇(L-OH)来使其还原和解毒。氧化应激下的恶性细胞对铁死亡明显更敏感，因为较高水平的活性氧物种和依赖GPX4活性来减轻毒性L-OOH积累。已经开发和测试了GPX4的小分子抑制剂，但是它们是有毒的并且缺乏特异性，这限制了体内使用和临床相关性。
胆固醇缺乏的HDL NP靶向胆固醇摄取依赖性淋巴瘤细胞和其他易感细胞中的SCARB1。HDL NP结合SCARB1导致从对胆固醇摄取和高GPX4表达的基线依赖性转化为有利于胆固醇从头生物合成的依赖性，其伴随GPX4的表达降低。由于癌细胞绝对需要GPX4来降低膜脂质过氧化物的负荷，因此这种代谢转化使癌细胞特别易感。因此，氧化的膜脂质积累的增加通过铁死亡机制导致细胞死亡。
在一些方面，本文公开的方法用于在铁死亡敏感细胞中诱导铁死亡。最近研究已经表明，铁死亡与许多疾病的病理生理学过程密切相关，所述疾病诸如肿瘤、神经系统疾病、缺血-再灌注损伤、肾损伤和血液疾病。铁死亡敏感细胞是具有铁依赖性并且可经历程序性细胞死亡的细胞，导致脂质过氧化物积累和细胞死亡。在一些实施方案中，铁死亡细胞是肿瘤细胞，诸如胰腺癌、肝细胞癌(HCC)、胃癌、结肠直肠癌、乳腺癌、肺癌、透明细胞肾细胞癌(ccRCC)、肾上腺皮质癌、卵巢癌、头颈癌和黑素瘤。
除了癌症之外，HDL NP用于抑制神经疾病中的铁死亡，所述神经疾病诸如创伤性脑损伤、中风、神经变性障碍诸如亨廷顿氏病、帕金森病、ALS和弗里德赖希氏共济失调、急性肾病或损伤。
用于确定对铁死亡的敏感性的方法是已知的。例如，关于NAD(P)H在各种途径中的作用的知识可用于预测对铁死亡的敏感性。另外，FSP的表达水平与细胞中的铁死亡抗性呈正相关，并且可用于检测灵敏度，特别是在癌细胞中。FSP1的表达已用于预测诱导铁死亡的药物在癌症中的功效，并用于鉴定潜在的铁死亡诱导物。
本发明人发现HDL NP在广泛的恶性肿瘤中有效诱导铁死亡，包括铁死亡敏感性恶性肿瘤(B细胞淋巴瘤、肾细胞癌)和胆固醇营养缺陷型恶性肿瘤(T细胞淋巴瘤、胃癌、子宫内膜腺癌)。DLBCL(弥漫性大B细胞淋巴瘤)是对铁死亡引起的细胞死亡特别敏感的癌症类型。在本发明的一些实施方案中，通过用HDL限定的载脂蛋白A1(ApoA1)和磷脂双层表面官能化金纳米颗粒核(任选的5nm)来合成HDL NP。一旦组装，这些纳米颗粒模拟成熟的富含胆固醇酯的HDL的表面组成、尺寸和形状；然而，考虑到存在占据通常为胆固醇酯保留的空间(real estate)(例如，HDL NP中的位置和体积)的金纳米颗粒核，这些纳米颗粒是胆固醇的不良来源。通过与成熟HDL的受体结合并防止胆固醇酯摄取，HDL NP诱导胆固醇饥饿状态，这导致在B细胞淋巴瘤(弥漫性大B细胞淋巴瘤、伯基特淋巴瘤)、T细胞淋巴瘤(间变性大细胞淋巴瘤)、肾细胞癌(透明细胞和乳头状)、胃癌和子宫内膜腺癌中诱导铁死亡。
本发明的HDL NP利用恶性细胞的代谢状态。与正常、健康的细胞相比，它们对恶性细胞表现出优先靶向和高功效。对抗恶性细胞的功效由细胞而不是来源细胞的代谢特征决定。HDL NP有效地降低癌细胞活力、缩小恶性肿瘤、并激活针对恶性细胞的宿主免疫细胞。这允许靶向各种来源的细胞并治疗广泛的癌症。另外，本发明的组合物显示出比其他铁死亡诱导物(例如小分子抑制剂)更好的生物分布和药代动力学。
癌症
在一些实施方案中，本发明的组合物可用于治疗或预防癌症。在一些实施方案中，癌症的特征在于表达清道夫受体类型B型1(SR-B1)的细胞。
癌症的非限制性实例包括：膀胱癌、乳腺癌、结肠癌和直肠癌、子宫内膜癌、肾癌或肾细胞癌、白血病、肺癌、黑素瘤、非霍奇金淋巴瘤、胰腺癌、前列腺癌、卵巢癌、胃癌、消耗性疾病和甲状腺癌。癌症的另外的非限制性实例包括心脏：肉瘤(血管肉瘤、纤维肉瘤、横纹肌肉瘤、脂肪肉瘤)、粘液瘤、横纹肌瘤、纤维瘤、脂肪瘤和畸胎瘤；肺：支气管癌(鳞状细胞、未分化小细胞、未分化大细胞、腺癌)、肺泡(细支气管)癌、支气管腺瘤、肉瘤、淋巴瘤、软骨瘤性错构瘤(chondromatous hanlartoma)、间皮瘤(inesothelioma)；胃肠道：食道(鳞状细胞癌、腺癌、平滑肌肉瘤、淋巴瘤)、胃(癌、淋巴瘤、平滑肌肉瘤)、胰腺(导管腺癌、胰岛素瘤、胰高血糖素瘤、胃泌素瘤、类癌瘤、血管活性肠肽瘤(vipoma))、小肠(腺癌、淋巴瘤、类癌瘤、卡波西肉瘤、平滑肌瘤、血管瘤、脂肪瘤、神经纤维瘤、纤维瘤)、大肠(腺癌、管状腺瘤、绒毛状腺瘤、错构瘤、平滑肌瘤)；泌尿生殖道：肾(腺癌、维尔姆斯瘤[肾母细胞瘤]、淋巴瘤、白血病)、膀胱和尿道(鳞状细胞癌、移行细胞癌、腺癌)、前列腺(腺癌、肉瘤)、睾丸(精原细胞瘤、畸胎瘤、胚胎性癌、畸胎癌、绒毛膜癌、肉瘤、间质细胞癌、纤维瘤、纤维腺瘤、腺瘤样瘤、脂肪瘤)；肝脏：肝细胞瘤(肝细胞癌)、胆管癌、肝母细胞瘤、血管肉瘤、肝细胞腺瘤、血管瘤；骨：成骨肉瘤(骨肉瘤)、纤维肉瘤、恶性纤维组织细胞瘤、软骨肉瘤、尤因肉瘤、软组织尤因肉瘤、软组织肉瘤、滑膜肉瘤、恶性淋巴瘤(网状细胞肉瘤)、多发性骨髓瘤、恶性巨细胞瘤脊索瘤、韧带样纤维瘤病、成纤维细胞肉瘤、胃肠道间质瘤、腹膜后肉瘤、骨软骨瘤(骨软骨外生骨疣)、良性软骨瘤、软骨母细胞瘤、软骨粘液纤维瘤、骨样骨瘤和巨细胞瘤；神经系统：颅骨(骨瘤、血管瘤、肉芽肿、黄瘤、畸形性骨炎(osteitis defomians))、脑膜(脑膜瘤、脑膜肉瘤、神经胶质瘤病)、脑(星形细胞瘤、成神经管细胞瘤、神经胶质瘤、室管膜瘤、生殖细胞瘤[松果体瘤]、多形性胶质母细胞瘤、少突神经胶质瘤、神经鞘瘤、视网膜母细胞瘤、先天性肿瘤)、脊髓神经纤维瘤、脑膜瘤、神经胶质瘤、肉瘤)；妇科肉瘤、卡波西肉瘤、外周神经鞘瘤、妇科：子宫(子宫内膜癌)、子宫颈(宫颈癌、肿瘤前宫颈发育不良)、卵巢(卵巢癌[浆液性囊腺癌、粘液性囊腺癌、未分类癌]、粒层-膜细胞瘤、SertoliLeydig细胞瘤、无性细胞瘤、恶性畸胎瘤)、外阴(鳞状细胞癌、上皮内癌、腺癌、纤维肉瘤、黑素瘤)、阴道(透明细胞癌、鳞状细胞癌、葡萄状肉瘤(胚胎性横纹肌肉瘤)、输卵管(癌)；血液学：血液(骨髓性白血病[急性和慢性]、急性淋巴母细胞白血病、慢性淋巴细胞白血病、骨髓增生性疾病、多发性骨髓瘤、骨髓增生异常综合征)、霍奇金病、非霍奇金淋巴瘤[恶性淋巴瘤]；皮肤：恶性黑素瘤、基底细胞癌、鳞状细胞癌、卡波西肉瘤、胎块、发育不良痣、脂肪瘤、血管瘤、皮肤纤维瘤、瘢痕疙瘩、银屑病；和肾上腺：神经母细胞瘤。因此，如本文提供的术语“癌性细胞”包括受任何一种上述病症折磨的细胞。
如本文使用的术语“疾病”和“障碍”指将受益于用本发明的组合物(例如，如本文所述的任何组合物或方法)治疗的任何病症。这包括慢性和急性障碍或疾病，包括使哺乳动物易患所讨论的障碍的那些病理学病症。
合成纳米结构
在本公开内容的一些实施方案中，通过施用如本文所述的合成纳米结构来治疗患有癌症的受试者。合成纳米结构包含纳米结构核、壳，所述壳包含脂质层，所述壳包围并附着于所述纳米结构核。在一些实施方案中，合成纳米结构还包含与壳结合的蛋白质。可用于本发明目的的合成纳米结构的实例描述如下。
本文描述了可用于所述方法的合成纳米结构的实例。该结构(例如，合成纳米结构、HDL NP)具有核和包围核的壳。在其中核是纳米结构的实施方案中，核包括表面，一种或多种组分可以任选地附着于所述表面。例如，在某些情况下，核是被壳包围的纳米结构，其中壳包括内表面和外表面。壳可以至少部分地由一种或多种组分(诸如多种脂质)形成，其可以任选地彼此结合和/或与核的表面结合。例如，组分可以通过共价附着于核、物理吸附、化学吸附或通过离子相互作用、疏水和/或亲水相互作用、静电相互作用、范德瓦耳斯相互作用或其组合附着于核而与核结合。在一个具体实施方案中，核包括金纳米结构，并且壳通过金-硫醇键连接到核。
任选地，组分可以彼此交联。壳组分的交联可以例如允许控制物种转运到壳中，或到壳外部的区域和壳内部的区域之间。例如，相对高的交联量可以允许某些小但不大的分子进入或穿过壳，而相对低的交联或没有交联可以允许较大的分子进入或穿过壳。另外，形成壳的组分可以是单层或多层的形式，其也可以促进或阻止分子的转运或螯合。在一个示例性的实施方案中，壳包括脂质双层，其被排列以螯合胆固醇和/或控制胆固醇流出细胞，如本文所述。
应当理解，包围核的壳不需要完全包围核，尽管这样的实施方案是可能的。例如，壳可以包围核的表面积的至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少99％。在某些情况下，壳基本上包围核。在其他情况下，壳完全包围核。在某些情况下，壳的组分可以均匀地分布在核的表面上，并且在其他情况下不均匀地分布。例如，在某些情况下，壳可以包括其不包括任何材料的部分(例如，孔)。如果需要，壳可以被设计成允许某些分子和组分渗透和/或转运到壳中或壳外，但是可以防止其他分子和组分渗透和/或转运到壳中或壳外。某些分子渗透和/或转运到壳中和/或穿过壳的能力可取决于例如形成壳的组分的堆积密度以及形成壳的组分的化学和物理性质。如本文所述的，在一些实施方案中，壳可包括一层材料或多层材料。
在某些实施方案中，合成纳米结构可以进一步包括一种或多种试剂，诸如治疗剂或诊断剂。试剂可以是诊断剂(其也可以称为成像剂)、治疗剂或诊断剂和治疗剂两者。在某些实施方案中，诊断剂是示踪脂质。示踪脂质可包含发色团、生物素亚单位或发色团和生物素亚单位两者。合成纳米结构(例如，HDL NP)也可以用其他类型的物质(cargo)诸如核酸来官能化。在某些实施方案中，治疗剂可以是核酸、抗病毒剂、抗神经剂(antineurologicalagent)或抗风湿剂。
一种或多种药剂可以与核、壳或两者结合；例如，它们可以与核的表面、壳的内表面、壳的外表面结合和/或嵌入壳中。例如，一种或多种试剂可以通过共价键、物理吸附、化学吸附与核、壳或两者结合，或通过离子相互作用、疏水和/或亲水相互作用、静电相互作用、范德瓦耳斯相互作用或其组合附着。
在一些情况下，合成纳米结构是具有胆固醇结合常数Kd的合成胆固醇结合纳米结构。在一些实施方案中，Kd小于或等于约100μM、小于或等于约10μM、小于或等于约1μM、小于或等于约0.1μM、小于或等于约10nM、小于或等于约7nM、小于或等于约5nM、小于或等于约2nM、小于或等于约1nM、小于或等于约0.1nM、小于或等于约10pM、小于或等于约1pM、小于或等于约0.1pM、小于或等于约10fM、或小于或等于约1fM。用于测定螯合的胆固醇的量和结合常数的方法是本领域已知的。
纳米结构的核可以具有任何合适的形状和/或尺寸。例如，核可以是基本上球形的、非球形的、椭圆形的、杆状的、锥体的、立方体样的、盘状的、线样的或不规则形状的。在本发明的优选实施方案中，核的直径小于或等于约5nm。核(例如，纳米结构核或中空核)可以具有例如小于或等于约500nm、小于或等于约250nm、小于或等于约100nm、小于或等于约75nm、小于或等于约50nm、小于或等于约40nm、小于或等于约35nm、小于或等于约30nm、小于或等于约25nm、小于或等于约20nm、小于或等于约15nm、小于或等于约10nm、小于或等于约5nm、小于或等于约4nm、小于或等于约3nm、小于或等于约2nm、或者小于或等于约1nm的最大横截面尺寸(或有时最小横截面尺寸或直径)。在一些情况下，核具有大于约1:1、大于3:1或大于5:1的长宽比。如本文使用的“长宽比”指长度与宽度的比率，其中长度和宽度彼此垂直测量，并且长度指最长的线性测量尺寸。
在其中核包括纳米结构核的实施方案中，纳米结构核可以由任何合适的材料形成。在优选的实施方案中，核由金形成(例如，由金(Au)制成)。在一些实施方案中，核由合成材料(例如，非天然存在或天然存在于体内的材料)形成。在一个实施方案中，纳米结构核包含无机材料或由无机材料形成。无机材料可以包括例如金属(例如，Ag、Au、Pt、Fe、Cr、Co、Ni、Cu、Zn和其他过渡金属)、半导体(例如，硅、硅化合物和合金、硒化镉、硫化镉、砷化铟和磷化铟)或绝缘体(例如，陶瓷，诸如氧化硅)。无机材料可以以任何合适的量存在于核中，例如，至少1wt％、5wt％、10wt％、25wt％、50wt％、75wt％、90wt％或99wt％。在一个实施方案中，核由100wt％的无机材料形成。在一些情况下，纳米结构核可以是量子点、碳纳米管、碳纳米线或碳纳米棒的形式。在一些情况下，纳米结构核包含非生物来源的材料或由非生物来源的材料形成。在一些实施方案中，纳米结构包括一种或多种有机材料或可以由一种或多种有机材料形成，所述有机材料诸如合成聚合物和/或天然聚合物。合成聚合物的实例包括不可降解的聚合物诸如聚甲基丙烯酸酯和可降解的聚合物诸如聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物。天然聚合物的实例包括透明质酸、壳聚糖和胶原蛋白。
进一步，结构的壳可以具有任何合适的厚度。例如，壳的厚度可以是至少10埃、至少0.1nm、至少1nm、至少2nm、至少5nm、至少7nm、至少10nm、至少15nm、至少20nm、至少30nm、至少50nm、至少100nm或至少200nm(例如，从壳的内表面到外表面)。在一些情况下，壳的厚度小于200nm、小于100nm、小于50nm、小于30nm、小于20nm、小于15nm、小于10nm、小于7nm、小于5nm、小于3nm、小于2nm或小于1nm(例如，从壳的内表面到外表面)。这样的厚度可以在如本文所述的分子螯合之前或之后确定。
本领域普通技术人员熟悉确定结构和颗粒的尺寸的技术。合适技术的实例包括动态光散射(DLS)(例如，使用Malvern Zetasizer仪器)、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、电阻计数和激光衍射。其他合适的技术是本领域普通技术人员已知的。尽管许多确定纳米结构的尺寸的方法是已知的，但是本文所述的尺寸(例如，最大或最小横截面尺寸、厚度)指通过动态光散射测量的尺寸。
本文所述的结构的壳可包含任何合适的材料，诸如疏水性材料、亲水性材料和/或两亲性材料。尽管壳可以包括一种或多种无机材料，诸如上述用于纳米结构核的那些，但是在许多实施方案中，壳包括有机材料，诸如脂质或某些聚合物。在一些实施方案中，可以选择壳的组分以促进胆固醇或其他分子的螯合。例如，胆固醇(或其他螯合分子)可以与壳的表面结合或以其他方式缔合，或者壳可以包括允许胆固醇通过结构内化的组分。胆固醇(或其他螯合分子)也可以被包埋在壳中、层内或形成壳的两层之间。
壳的组分可以是带电荷的，例如在结构的表面上赋予电荷，或者是不带电荷的。在一些实施方案中，壳的表面可以具有的ζ电势大于或等于约-75mV、大于或等于约-60mV、大于或等于约-50mV、大于或等于约-40mV、大于或等于约-30mV、大于或等于约-20mV、大于或等于约-10mV、大于或等于约0mV、大于或等于约10mV、大于或等于约20mV、大于或等于约30mV、大于或等于约40mV、大于或等于约50mV、大于或等于约60mV或大于或等于约75mV。壳的表面可以具有的ζ电势小于或等于约75mV、小于或等于约60mV、小于或等于约50mV、小于或等于约40mV、小于或等于约30mV、小于或等于约20mV、小于或等于约10mV、小于或等于约0mV、小于或等于约-10mV、小于或等于约-20mV、小于或等于约-30mV、小于或等于约-40mV、小于或等于约-50mV、小于或等于约-60mV、或者小于或等于约-75mV。其他范围也是可能的。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约-60mV且小于或等于约-20mV)。如本文所述的，壳的表面电荷可以通过改变壳的表面化学和组分来调整。
在一组实施方案中，本文所述的结构或其部分，诸如结构的壳，包括一种或多种天然或合成脂质或脂质类似物(即，亲脂性分子)。一种或多种脂质和/或脂质类似物可以形成单层或多层(例如，双层)的结构。在其中形成多层的一些情况下，天然或合成脂质或脂质类似物相互交错(例如，在不同层之间)。天然或合成脂质或脂质类似物的非限制性实例包括脂肪酰基、甘油脂、甘油磷脂、鞘脂、糖脂类和聚酮化合物(来源于酮酰基亚单位的缩合)，以及固醇脂质和异戊烯醇脂质(来源于异戊二烯亚单位的缩合)。
在一组特定的实施方案中，本文所述的结构包括一种或多种磷脂。一种或多种磷脂可包括例如磷脂酰胆碱、磷脂酰甘油、卵磷脂、β,γ-二棕榈酰-α-卵磷脂、鞘磷脂、磷脂酰丝氨酸、磷脂酸、N-(2,3-二(9-(Z)-十八烯氧基))-丙-1-基-N,N,N-三甲基氯化铵、磷脂酰乙醇胺、溶血卵磷脂、溶血磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇、脑磷脂、心磷脂、脑苷脂、磷酸二鲸蜡酯、二油酰磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰甘油、二油酰磷脂酰甘油、棕榈酰-油酰-磷脂酰胆碱、二硬脂酰-磷脂酰胆碱、硬脂酰-棕榈酰-磷脂酰胆碱、二棕榈酰磷脂酰乙醇胺、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、二肉豆蔻酰磷脂酰丝氨酸、二油酰磷脂酰胆碱、1,2-二棕榈酰-sn-甘油基-3-磷酸硫代乙醇及其组合。在一些情况下，结构的壳(例如，双层)包括50-200个天然或合成脂质或脂质类似物(例如，磷脂)。例如，壳可包括少于约500、少于约400、少于约300、少于约200或少于约100个天然或合成脂质或脂质类似物(例如磷脂)，例如取决于结构的大小。
也可以使用不含磷的脂质，诸如硬脂胺、十二烷胺、乙酰基棕榈酸酯和脂肪酸酰胺。在其它实施方案中，其他脂质诸如脂肪、油、蜡、胆固醇、甾醇、脂溶性维生素(例如，维生素A、D、E和K)、甘油酯(例如，甘油单酯、甘油二酯、甘油三酯)可用于形成本文所述结构的部分。
本文所述的结构的一部分，诸如纳米结构的壳或表面，可以任选地包括一个或多个烷基，例如任选地赋予结构疏水性的含烷烃-、烯烃-或炔烃-的物质。“烷基”基团是指饱和脂族基团，包括直链烷基基团、支链烷基基团、环烷基(脂环族)基团、烷基取代的环烷基基团和环烷基取代的烷基基团。烷基可以具有各种碳数，例如C2至C40，并且在一些实施方案中可以大于C5、C10、C15、C20、C25、C30或C35。在一些实施方案中，直链或支链烷基在其主链中可具有30个或更少的碳原子，并且在一些情况下，具有20个或更少的碳原子。在一些实施方案中，直链或支链烷基在其主链中可具有12个或更少个碳原子(例如，对于直链为C1-C12，对于支链为C3-C12)、6个或更少个碳原子，或4个或更少个碳原子。同样，环烷基可以在其环结构中具有3-10个碳原子，或在环结构中具有5、6或7个碳。烷基的实例包括，但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、环丙基、丁基、异丁基、叔丁基、环丁基、己基、环己基等。
烷基可以包括任何合适的端基，例如硫醇基、氨基(例如，未取代或取代的胺)、酰胺基、亚胺基、羧基或硫酸酯基，其可以例如允许配体直接或经由连接基连接到纳米结构核。例如，在惰性金属用于形成纳米结构核的情况下，烷基物质可以包括硫醇基团以形成金属-硫醇键。在一些情况下，烷基物质包括至少第二端基。例如，所述物质可以与亲水部分诸如聚乙二醇结合。在其他实施方案中，第二端基可以是可以共价连接到另一个官能团的反应性基团。在一些情况下，第二端基可以参与配体/受体相互作用(例如，生物素/链霉亲和素)。
在一些实施方案中，壳包括聚合物。例如，可以使用两亲性聚合物。聚合物可以是二嵌段共聚物、三嵌段共聚物等，例如，其中一个嵌段是疏水性聚合物，并且另一个嵌段是亲水性聚合物。例如，聚合物可以是α-羟基酸(例如乳酸)和聚乙二醇的共聚物。在一些情况下，壳包括疏水性聚合物，诸如可以包括某些丙烯酸类、酰胺和酰亚胺、碳酸酯、二烯、酯、醚、碳氟化合物、烯烃、苯乙烯、聚乙烯醇缩乙醛(vinyl acetals)、氯乙烯和偏二氯乙烯、乙烯酯、乙烯醚和酮以及乙烯基吡啶和乙烯基吡咯烷酮聚合物的聚合物。在其他情况下，壳包括亲水性聚合物，诸如包括某些丙烯酸类、胺、醚、苯乙烯、乙烯酸和乙烯醇的聚合物。聚合物可以是带电荷的或不带电荷的。如本文所述，可以选择壳的特定组分以赋予结构某些官能度(functionality)。
在壳包括两亲性材料的情况下，该材料可以相对于纳米结构核和/或彼此以任何合适的方式布置。例如，两亲性材料可包括指向核的亲水基团和远离核延伸的疏水性基团，或者两亲性材料可包括指向核的疏水基团和远离核延伸的亲水基团。还可以形成每种构型的双层。
可以与本文所述结构结合的合适蛋白质的实例是载脂蛋白，诸如载脂蛋白A(例如Apo A-I、Apo A-II、Apo A-IV和Apo A-V)、载脂蛋白B(例如Apo B48和Apo B100)、载脂蛋白C(例如Apo C-I、Apo C-II、Apo C-III和Apo C-IV)和载脂蛋白D、E和H。特别地，apo A1、apoA2和Apo E促进胆固醇和胆固醇酯向肝脏的转移以进行代谢，并且可用于包括在本文所述的结构中。另外地或可替代地，本文所述的结构可包括载脂蛋白的一种或多种肽类似物，诸如上述的肽类似物。结构可包括任何合适数量的(例如至少1、2、3、4、5、6或10个)载脂蛋白或其类似物。在某些实施方案中，结构包括1-6个载脂蛋白，类似于天然存在的HDL颗粒。当然，其他蛋白质(例如，非载脂蛋白)也可以被包括在本文所述的结构中。
应当理解，本文所述的组分，诸如脂质、磷脂、烷基、聚合物、蛋白质、多肽、肽、酶、生物活性剂、核酸和上述用于靶向的物质(其可以是任选的)，可以以任何合适的方式与结构结合，并且与结构的任何合适的部分，例如核、壳或两者结合。例如，一个或多个这样的组分可以与核的表面、核的内部、壳的内表面、壳的外表面相结合，和/或嵌入壳中。进一步，在一些实施方案中，这样的组分可用于促进材料(例如，蛋白质、肽、多肽、核酸、营养物)从受试者的一种或多种组分(例如，细胞、组织、器官、颗粒、流体(例如，血液)及其部分)到本文所述的结构和/或从该结构到受试者的一种或多种组分的螯合、交换和/或转运。在一些情况下，所述组分具有允许与来自受试者的一种或多种材料有利相互作用(例如，结合、吸附、转运)的化学和/或物理性质。
组合
在一些实施方案中，本文公开的HDL NP与铁死亡诱导物共同配制或与铁死亡诱导物联合施用。如本文使用的铁死亡诱导物是引发、促进铁死亡过程或在支持铁死亡过程中起作用的化合物。HDL NP与化合物以其中所述化合物均递送至受试者的任何方式联合施用。例如，HDL NP和化合物可以同时或在不同时间一起共同施用。这两种化合物可以使用相同的施用途径或不同的施用途径在相同的部位或不同的部位施用。在一些实施方案中，HDLNP可以在化合物之前施用，诸如例如之前约5分钟、10分钟、30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、24小时、1天、2天、3天、4天、5天、6天或7天、1周、2周、3周、4周、5周、6周、7周、8周、9周或10周或1个月、3个月或6个月。在其他实施方案中，HDL NP可以在化合物之后施用，诸如例如之后约5分钟、10分钟、30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、24小时、1天、2天、3天、4天、5天、6天或7天、1周、2周、3周、4周、5周、6周、7周、8周、9周或10周或1个月、3个月或6个月。HDL NP和化合物可以在各种施用周期中多次施用。铁死亡诱导物化合物包括例如抑制铁螯合的化合物(即铁螯合剂)、降低细胞的抗氧化能力和累积ROS的化合物、线粒体VDAC调节剂、硫转移途径调节剂和多不饱和脂肪酸(PUFA)相关化合物，诸如磷脂酰乙醇胺(PE)，其含有花生四烯酸(AA)或其衍生物肾上腺素。
铁死亡的特异性抑制剂包括例如铁抑素-1(Fer-1)、liproxstatin-1、维生素E和铁螯合剂。这些物质通常通过抑制脂质过氧化物的形成来抑制铁死亡。已经发现Fer-1在几种疾病的体外模型中抑制细胞死亡，所述疾病诸如亨廷顿氏病(HD)、脑室周白质(PVL)和肾功能不全。RSL3、DPI7和DPI10是铁死亡诱导物，其直接作用于GPX4并抑制GPX4的活性，也直接作用于GPX4并诱导铁死亡。
药物组合物
如本文所述的合成纳米结构可用于“药物组合物”或“药学上可接受的”组合物(也称为药物)，其包含治疗有效量的一种或多种本文所述的结构，与一种或多种药学上可接受的载体、添加剂和/或稀释剂一起配制。本文所述的药物组合物可用于治疗癌症或其他病症。应当理解，本文所述的任何合适的结构可用于这样的药物组合物中，包括结合附图描述的那些。在一些情况下，药物组合物中的结构具有包含无机材料的纳米结构核和基本上包围并附着于纳米结构核的壳。
药物组合物可以特别配制用于以固体或液体形式施用，包括适于以下的那些：口服施用，例如灌药(drenches)(水性或非水性溶液或悬浮液)，片剂(例如靶向口腔和舌下的那些)，大丸剂(bolus)，粉剂，颗粒，用于应用于舌的糊剂；呈无菌溶液或悬浮液，或持续释放制剂；施用于口腔的喷雾剂；例如，呈乳膏或泡沫。
本文使用的短语“药学上可接受的”指在合理的医学判断范围内，适用于与人类和动物的组织接触而没有过度的毒性、刺激、过敏反应或其它问题或并发症，与合理的效益/风险比相称的那些结构、材料、组合物和/或剂型。
如本文使用的短语“药学上可接受的载体”指药学上可接受的材料、组合物或媒介物，诸如液体或固体填充剂、稀释剂、赋形剂或溶剂包封材料，其涉及将主题化合物从一个器官或身体的一部分携带或转运至另一个器官或身体的另一部分。每种载体在与制剂的其他成分相容并且对患者无害的意义上必须是“可接受的”。可以用作药学上可接受的载体的材料的一些实例包括：糖，诸如乳糖、葡萄糖和蔗糖；淀粉，诸如玉米淀粉和马铃薯淀粉；纤维素及其衍生物，诸如羧甲基纤维素钠、乙基纤维素和醋酸纤维素；粉末状西黄蓍胶；麦芽；明胶；滑石；赋形剂，诸如可可脂和栓剂蜡；油，诸如花生油、棉籽油、红花油、芝麻油、橄榄油、玉米油和大豆油；二醇类，诸如丙二醇；多元醇类，诸如甘油、山梨醇、甘露醇和聚乙二醇；酯类，诸如油酸乙酯和月桂酸乙酯；琼脂；缓冲剂，诸如氢氧化镁和氢氧化铝；海藻酸；无热原水；等渗盐水；林格氏溶液；乙醇；pH缓冲溶液；聚酯、聚碳酸酯和/或聚酐；和其它用于药物制剂的无毒相容性物质。
润湿剂、乳化剂和润滑剂，诸如月桂基硫酸钠和硬脂酸镁，以及着色剂、释放剂、包衣剂、甜味剂、矫味剂和芳香剂、防腐剂和抗氧化剂也可存在于组合物中。
药学上可接受的抗氧化剂的实例包括：水溶性抗氧化剂，诸如抗坏血酸、盐酸半胱氨酸、硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠等；油溶性抗氧化剂，诸如抗坏血酸棕榈酸酯、丁基化羟基茴香醚(BHA)、丁基化羟基甲苯(BHT)、卵磷脂、没食子酸丙酯、α-生育酚等；和金属螯合剂，诸如柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、山梨醇、酒石酸、磷酸等。
本文所述的药物组合物包括适于口服施用的那些。制剂可以方便地以单位剂型存在，并且可以通过药学领域公知的任何方法制备。可以与载体材料组合以产生单一剂型的活性成分的量将根据所治疗的宿主和具体的施用模式而变化。可以与载体材料组合以产生单一剂型的活性成分的量通常是产生治疗效果的化合物的量。通常，该量将在约1％至约99％的活性成分、约5％至约70％或约10％至约30％的范围内。
适用于口服施用的本发明组合物可以是胶囊、扁囊剂、丸剂、片剂、锭剂(使用调味基质，通常是蔗糖和阿拉伯胶或西黄蓍胶)、粉剂、颗粒的形式，或呈在水性或非水性液体中的溶液或悬浮液，或呈水包油或油包水液体乳液，或呈酏剂或糖浆剂，或呈软锭剂(使用惰性基质，诸如明胶和甘油，或蔗糖和阿拉伯胶)和/或呈漱口剂等的形式，各自含有预定量的本文所述结构作为活性成分。本发明的结构还可以呈大丸剂、药糖剂或糊剂施用。
在用于口服施用的本发明的固体剂型(胶囊、片剂、丸剂、糖锭剂、粉剂、颗粒等)中，将活性成分与一种或多种药学上可接受的载体混合，所述载体诸如柠檬酸钠或磷酸二钙，和/或以下任一种：填充剂或增量剂，诸如淀粉、乳糖、蔗糖、葡萄糖、甘露醇和/或硅酸；粘合剂，诸如例如羧甲基纤维素、海藻酸盐、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、蔗糖和/或阿拉伯胶；保湿剂，诸如甘油；崩解剂，诸如琼脂、碳酸钙、马铃薯或木薯淀粉、海藻酸、某些硅酸盐和碳酸钠；溶液阻滞剂，诸如石蜡；吸收促进剂，诸如季铵化合物；润湿剂，诸如例如鲸蜡醇；单硬脂酸甘油酯和非离子表面活性剂；吸收剂，诸如高岭土和膨润土；润滑剂，诸如滑石、硬脂酸钙、硬脂酸镁、固体聚乙二醇、月桂基硫酸钠及其混合物；和着色剂。在胶囊、片剂和丸剂的情况下，药物组合物还可以包含缓冲剂。类似类型的固体组合物也可以用作软壳和硬壳明胶胶囊中的填充剂，使用赋形剂如乳糖(lactose)或乳糖(milk sugar)以及高分子量聚乙二醇等。
片剂可以通过任选地与一种或多种助剂一起压制或模塑制备。可以使用粘合剂(例如，明胶或羟丙基甲基纤维素)、润滑剂、惰性稀释剂、防腐剂、崩解剂(例如羟乙酸淀粉钠或交联羧甲基纤维素钠)、表面活性剂或分散剂制备压制片。模制片可以在合适的机器中制备，其中用惰性液体稀释剂润湿粉末结构的混合物。
本发明的药物组合物的片剂和其他固体剂型，诸如糖锭剂、胶囊、丸剂和颗粒剂，可以任选地用包衣和壳(诸如肠溶包衣和药物制剂领域熟知的其他包衣)刻痕或制备。还可以使用例如不同比例的羟丙基甲基纤维素(以提供所需的释放曲线)、其他聚合物基质、脂质体和/或微球来配制它们，以提供其中的活性成分的缓慢或控制释放。它们可以被配制用于快速释放，例如冷冻干燥。它们可以通过例如通过细菌截留过滤器过滤，或通过掺入无菌固体组合物形式的灭菌剂来灭菌，所述无菌固体组合物可以在使用前立即溶于无菌水或一些其他无菌可注射介质中。这些组合物还可以任选地含有遮光剂，并且可以是仅释放活性成分的组合物，或在胃肠道的某一部分中任选地以延迟方式释放活性成分的组合物。可以使用的包埋组合物的实例包括聚合物质和蜡。如果合适，活性成分也可以是具有一种或多种上述赋形剂的微胶囊化形式。
用于口服施用本文所述结构的液体剂型包括药学上可接受的乳剂、微乳剂、溶液、分散体、悬浮液、糖浆和酏剂。除了本发明的结构之外，液体剂型可以含有本领域常用的惰性稀释剂，诸如例如水或其它溶剂、增溶剂和乳化剂，诸如乙醇、异丙醇、碳酸乙酯、乙酸乙酯、苄醇、苯甲酸苄酯、丙二醇、1,3-丁二醇、油(特别是棉籽油、花生油、玉米油、胚芽油、橄榄油、蓖麻油和芝麻油)、甘油、四氢呋喃醇、聚乙二醇和脱水山梨糖醇的脂肪酸酯，及其混合物。
除了惰性稀释剂之外，口服组合物还可以包括辅助剂，诸如润湿剂、乳化剂和助悬剂、甜味剂、矫味剂、着色剂、芳香剂和防腐剂。
除了活性化合物之外，悬浮液可以含有助悬剂，例如乙氧基化异硬脂醇、聚氧乙烯山梨醇和脱水山梨糖醇酯、微晶纤维素、偏氢氧化铝、膨润土、琼脂和西黄蓍胶及其混合物。
本文所述的药物组合物的制剂(例如，用于直肠或阴道施用)可以呈栓剂存在，其可以通过将一种或多种本发明的化合物与一种或多种合适的无刺激性赋形剂或载体混合来制备，所述赋形剂或载体包含例如可可脂、聚乙二醇、栓剂蜡或水杨酸酯，并且其在室温下是固体，但在体温下是液体，因此将在体内熔化并释放所述结构。
活性化合物可以在无菌条件下与药学上可接受的载体以及与可能需要的任何防腐剂、缓冲剂或抛射剂混合。
除了本发明的结构之外，糊剂、乳膏和凝胶可以含有赋形剂，诸如动物和植物脂肪、油、蜡、石蜡、淀粉、西黄蓍胶、纤维素衍生物、聚乙二醇、硅酮、膨润土、硅酸、滑石和氧化锌或其混合物。
除了本文所述的结构之外，粉剂和喷雾剂可以含有赋形剂，诸如乳糖、滑石、硅酸、氢氧化铝、硅酸钙和聚酰胺粉末，或这些物质的混合物。喷雾剂可另外含有常规抛射剂，诸如氯氟烃和挥发性未取代的烃，诸如丁烷和丙烷。
可用于本文所述的药物组合物的合适的水性和非水性载体的实例包括水、乙醇、多元醇类(诸如甘油、丙二醇、聚乙二醇等)及其合适的混合物、植物油诸如橄榄油和可注射的有机酯，诸如油酸乙酯。例如，通过使用包衣材料诸如卵磷脂，通过在分散体的情况下保持所需的粒径，以及通过使用表面活性剂，可以保持适当的流动性。
这些组合物也可以含有辅助剂，诸如防腐剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。通过包含各种抗细菌剂和抗真菌剂，例如对羟基苯甲酸酯、氯丁醇、苯酚山梨酸等，可以促进防止微生物对本发明结构的作用。还希望将等渗剂诸如糖、氯化钠等包括在组合物中。此外，通过包含延迟吸收的试剂诸如单硬脂酸铝和明胶，可以使可注射药物形式的吸收延长。
治疗有效量
如本文使用的短语“治疗有效量”指包含本发明结构的材料或组合物的量，其以适用于任何医学治疗的合理的效益/风险比在受试者中有效产生一些期望的治疗效果。因此，治疗有效量可以例如预防、最小化或逆转与疾病或身体病症(bodily condition)相关的疾病进展。可以通过对本领域技术人员显而易见的临床观察、实验室和成像研究来监测疾病进展。治疗有效量可以是在单剂量中有效的量或作为多剂量疗法的一部分有效的量，例如以两个或更多个剂量施用的量或长期施用的量。
有效量可取决于待治疗的特定病症。有效量当然取决于诸如所治疗的病症的严重程度；个体的患者参数，包括年龄、身体状况、体型和体重；并行治疗；治疗频率；或施用方式的因素。这些因素是本领域普通技术人员公知的，并且可以仅仅通过常规实验来解决。在一些情况下，使用最大剂量，即，根据合理的医学判断的最高安全剂量。
本文所述的药物组合物中活性成分的实际剂量水平可以变化，以便获得对于特定患者、组合物和施用模式有效实现期望的治疗反应而对患者无毒的活性成分的量。
具有本领域普通技术的医师或兽医可以容易地确定和开出所需药物组合物的有效量。例如，医师或兽医可以以低于实现期望的治疗效果所需的水平开始在药物组合物中使用的本文所述结构的剂量，然后逐渐增加剂量直到实现期望的效果。
受试者
如本文使用的“受试者”或“患者”指任何哺乳动物(例如人)，例如，可能易患疾病或身体病症(诸如本文公开的继发性疾病或病症)的哺乳动物。受试者或患者的实例包括人、非人灵长类、牛、马、猪、绵羊、山羊、狗、猫或啮齿类动物，诸如小鼠、大鼠、仓鼠或豚鼠。通常，本发明涉及人类使用。受试者可以是诊断患有某种疾病或身体病症或以其他方式已知患有疾病或身体病症的受试者。在一些实施方案中，受试者可以被诊断为或已知处于发展疾病或身体病症的风险中。在一些实施方案中，如本文所述，受试者可以被诊断为或以其他方式已知患有与异常脂质水平相关的疾病或身体病症。在某些实施方案中，可以基于受试者中的已知疾病或身体病症选择受试者进行治疗。在一些实施方案中，可以基于受试者中的疑似疾病或身体病症选择受试者进行治疗。在一些实施方案中，可以施用组合物以预防疾病或身体病症的发展。然而，在一些实施方案中，可以怀疑但尚未鉴定存在现有疾病或身体病症，并且可以施用本发明的组合物以诊断或预防疾病或身体病症的进一步发展。
无需进一步详细说明，据信本领域技术人员可以基于以上描述最大程度地利用本发明。因此，以下具体实施方案应当被解释为仅仅是说明性的，而不以任何方式限制本公开内容的其余部分。将本文引用的所有出版物都通过引用并入本文以用于本文所参考的目的或主题。
方法
在一些实施方案中，受试者患有癌症。在一些实施方案中，本公开内容的组合物(例如，合成纳米结构)可以在体外或离体递送到癌细胞(例如，可以接触细胞)。受试者可能在过去已经患有癌症并且目前处于缓解中。受试者目前可以具有活跃的(active)癌症诊断(例如，未缓解)。受试者可能已经以本领域已知的任何方式被诊断为患有癌症的状态。
在一些实施方案中，向受试者施用本文所述的任何组合物(例如，合成纳米结构)，或使细胞与本文所述的任何组合物(例如，合成纳米结构)接触。本文公开的组合物可以通过本领域已知的任何施用途径施用。例如，在一些实施方案中，本领域普通技术人员可以经由常规途径施用组合物，例如，口服、肠胃外、通过吸入喷雾、局部、直肠、鼻、口腔、阴道或经由植入的储库施用。
在一些实施方案中，向受试者施用组合物(例如，合成纳米结构)或使细胞与组合物(例如，合成纳米结构)接触至少一次。在一些实施方案中，受试者接受多次施用，或细胞接触多次。例如，但不限于，受试者可以接受至少2次施用，或细胞接触至少2次(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50次或更多次)。在一些实施方案中，施用或接触是不规则间隔的(例如，施用或接触之间的持续时间不相等)。在一些实施方案中，施用或接触是相等间隔的(例如，施用或接触之间的持续时间相等)。在一些实施方案中，受试者接受或使细胞接触每月至少一次施用。在一些实施方案中，受试者接受或使细胞接触每周至少一次施用。在一些实施方案中，受试者接受或使细胞接触每天至少一次施用。在一些实施方案中，受试者接受或使细胞接触每天至少两次施用。在一些实施方案中，当存在多于一次施用或接触的情况下，施用或接触具有相同的途径。在一些实施方案中，当存在多于一次施用或接触的情况下，施用或接触具有不同的途径。
实施例
在以下实施例中呈现的数据证明，在HDL NP暴露之后GPX4的基因和蛋白质表达下调，并且这可能是通过用于富含胆固醇的高密度脂蛋白的高亲和性受体SCARB1介导的。RT-qPCR数据支持HDL NP通过降低转录介导GPX4的水平降低。我们已经显示淋巴瘤细胞胆固醇耗竭增加SREBP-1a的活化，其增加胆固醇的从头生物合成。据报道，SREBP-1a是GPX4表达的负调节剂。蛋白质印迹数据显示GPX4的严重(profound)减少，这表明翻译后机制将进一步减少GPX4。使用他汀类药物抑制胆固醇的从头生物合成不会降低GPX4表达或诱导铁死亡，表明操纵(manipulation)胆固醇的从头生物合成不能复制HDL NP治疗的效果。
在ALK+ALCL(SR-786，SUDHL1)和U937细胞系的背景下，胆固醇生物合成途径中涉及中间体的途径是令人感兴趣的，因为它们分别由于超甲基化或突变诱导的酶阻断而不能合成胆固醇。本文提供的数据显示HDL NP治疗增加了胆固醇从头合成基因的表达和降低了GPX4的表达。理论上，这可以用于甚至更显著地增加胆固醇生物合成途径中的中间体，其可以提供抗氧化功能，但仅在GPX4存在下有效预防铁死亡。
这些数据表明，有必要研究胆固醇营养缺陷型细胞系中的HDL NP，尽管这些细胞可以经由LDL结合LDLR摄取胆固醇。在研究的三种营养缺陷型细胞系中测量SCARB1表达，表明LDLR和SCARB1在向细胞供应胆固醇中起作用。在用HDL NP治疗后观察到GPX4的有效降低和铁死亡的可能解释包括以下内容：a)由于HDL NP，通过LDLR的胆固醇摄取减少；b)充分的胆固醇摄取对LDLR和SCARB1两者的依赖性；或c)与经由SCARB1通过HDL的胆固醇摄取(细胞膜结合)和经由LDLR通过LDL的胆固醇摄取(颗粒内化)相关的不同细胞机制。与LDL/LDLR相反，HDL与SCARB1的结合与细胞内信号通路相关，包括促存活(pro-survival)PI3K/AKT途径。最近的报道表明GPX4表达的降低与AKT的磷酸化降低相关。HDL NP与SCARB1的接合(engagement)不仅可以防止胆固醇流入，而且可以破坏膜锚定(anchor)的促存活信号传导途径，其可以最终影响GPX4的表达。无论如何，通过构建在惰性核上的合成纳米颗粒对胆固醇摄取的靶向抑制似乎是某些胆固醇营养缺陷型或胆固醇摄取依赖性癌症中的重要靶标。
有趣的是，尽管HDL NP对铁死亡敏感性癌细胞表现出有效的毒性，但是在体外或体内没有观察到正常细胞的毒性。基于本文提供的癌细胞的数据，认为正常细胞不具有与癌细胞相同的氧化负荷，并且正常细胞能够保持关于胆固醇代谢的可塑性。
方法
细胞系
Ramos(RRID:CVCL_0597)、SUDHL4(CVCL_0539)、Raji(CVCL_0511)、Daudi(CVCL_0008)、SUDHL6(CVCL_2206)、Namalwa(CVCL_0067)、Jurkat(CVCL_0367)、SUDHL1(CVCL_0538)、SR-786(CVCL_1711)和U937(CVCL_0007)人细胞系获自ATCC，并且在收到和/或复苏的3个月内使用。ATCC在运送前使用短串联重复(STR)图谱来鉴定其细胞系。对于SUDHL4细胞，在用于动物实验之前，Charles River Laboratories已经签约测试支原体污染。将在37℃下，在潮湿的5％CO2培养箱中，在补充有10％胎牛血清(FBS)和1％青霉素/链霉素的RPMI1640中培养所有细胞系。
HDL NP合成
如前所述合成并定量HDL NP(36)。用载脂蛋白A-I表面官能化5nm直径的柠檬酸盐稳定的金纳米颗粒(AuNP)，随后加入磷脂，1,2-二棕榈酰基-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺-N-[3-(2-吡啶基二硫代)丙酸酯](PDP PE)和1,2-二棕榈酰基-sn-甘油基-3-磷酸胆碱(DPPC)。使用具有50kDa截留PES模块的KrosFlo TFF(切向流过滤)系统纯化HDL NP。使用UV-Vis光谱和比尔定律计算HDL NP的浓度。
为了合成荧光标记的HDL NP，在磷脂加入步骤期间以1μM终浓度加入嵌入染料DiI(1,1'-双十八烷基-3,3,3',3'-四甲基吲哚羰花青高氯酸盐)。如上所述，进行荧光标记的HDL NP的纯化和定量。
HDL NP结合SCARB1的测定
在存在或不存在SCARB1阻断抗体(Novus Biologicals；1:100；RRID：AB_1291690)和/或兔IgG同种型对照抗体(Novus Biologicals；1:100)下，在37℃下，将Ramos、SUDHL4和Jurkat细胞与DiI HDL NP(10nM)在标准培养基中培养2小时。用1mL冰冷的FACS缓冲液(PBS，1％牛血清白蛋白，0.1％叠氮化钠)洗涤细胞一次，并在流式细胞计数分析(BD LSRII Fortessa)之前将细胞再悬浮于500μl冰冷的FACS缓冲液中。使用FCS Express软件分析数据。
蛋白质印迹分析
如前所述进行蛋白质印迹。使用Azure 3000成像仪对印迹成像。在这些实验中，使用SCARB1抗体(Abcam，RRID：AB_882458；1:1,000)、GPX4抗体(Abcam，AB_941790；1:5,000)、β-肌动蛋白抗体(Cell Signaling Technologies，AB_2223172；1:3,000)和二级抗体(山羊抗兔HRP，Bio-Rad，AB_11125142；1:2,000)。
RT-qPCR分析
用HDL NP(20nM，50nM)、人HDL(hHDL；50nM)或PBS处理Ramos、SUDHL4、SUDHL1、SR-786和U937细胞至多72小时，并使用RNeasy Mini试剂盒(Qiagen)分离RNA。在所有情况下，基于蛋白质浓度，将hHDL以与HDL NP等摩尔浓度加入。使用TaqMan逆转录试剂盒逆转录RNA样品(500ng RNA/30μL反应物)，并使用Taqman基因表达测定(Life Technologies)在BioRad CFX-Connect iCycler上进行qPCR。将样品标准化为β-肌动蛋白，并使用ΔΔCt方法计算相对表达。对于每种条件进行生物三次重复。
用于脂质过氧化的C11-BODIPY测定
将Ramos、SUDHL4、SUDHL1、SR-786和U937细胞(2.5×105个细胞/ml)用HDL NP(50nM)或PBS处理24、48或72小时。处理后，将C11-BODIPY(1μM终浓度；Thermo FisherScientific)加入每个孔中，并将细胞在37℃、5％CO2下培养30分钟。然后，用1X PBS洗涤细胞两次，将细胞再悬浮于冰冷的FACS缓冲液中，并使用BD LSR II Fortessa流式细胞仪定量FITC通道中的C11-BODIPY荧光。使用FCS Express软件分析数据。
细胞死亡(MTS)测定
如前所述进行MTS测定(CellTiter；Promega)。将Ramos、SUDHL4、Raji、Daudi、Namalwa、SUDHL6和Jurkat细胞以2×105个细胞/mL的密度铺板，并在测定前培养72小时。将SUDHL1、SR-786和U937细胞以5×104个细胞/mL的密度铺板，并在MTS测定之前培养5天。SCARB1阻断和同种型对照抗体以1:1000至1:250的稀释度加入。铁抑素-1和去铁胺(DFO)是从Sigma Aldrich获得，并以1μM的终浓度加入。将MTS值标准化为PBS对照。
肿瘤异种移植物模型
使用SCID-米色小鼠(4-6周龄；Charles River)进行SUDHL4肿瘤异种移植研究。使用1×107个SUDHL4细胞/小鼠引发胁腹肿瘤。在HDL NP治疗开始之前，使肿瘤达到～100mm3。基于它们的初始肿瘤体积，将小鼠随机分成2组，PBS(100μL)和HDL NP(100μL的1μM NP)。治疗(静脉内)每周施用3次，持续1周。然后，收集肿瘤，通过机械分离肿瘤并使细胞通过70微米过滤器产生单细胞悬浮液。将C11-BODIPY(1μM终浓度)加入到得到的细胞悬浮液的一部分(1×106个细胞)中，并如上所述进行流式分析。如上所述，从剩余的细胞中分离RNA以通过RT-qPCR定量GPX4表达。
人体组织分析
对来自患有大B细胞淋巴瘤和滤泡性淋巴瘤的患者的存档的(archived)、福尔马林固定的、石蜡包埋的组织切片进行分析。除最终诊断之外，所有样品都被去识别化(de-identify)所有信息。获得总共104个滤泡性淋巴瘤和49个弥漫性大B细胞淋巴瘤存档样品，并对SCARB1表达染色。通过在西北大学的Robert H.Lurie综合癌症中心的病理学中心部门使用单克隆SCARB1抗体(Abcam，AB_882458；1:100稀释)进行切片的免疫组织化学染色。分别使用肝脏和胸腺样品作为阳性和阴性对照。以10X和40X的放大倍数捕获明场图像。
结果
HDL NP下调GPX4
进行研究以确定HDL NP是否增加胆固醇从头合成基因的表达和降低GPX4的表达。数据显示在图1中。Ramos和SUDHL4细胞分别是伯基特淋巴瘤(BL)和生发中心DLBCL(GCDLBCL)的充分研究的模型。HDL NP引起SUDHL4和Ramos细胞中的细胞胆固醇耗竭和严重的体外和体内细胞死亡。进行RT-qPCR分析以评估在用0nM(对照)、20nM或50nM HDL NP处理24或48小时的Ramos(左图)和SUDHL4(右图)细胞中的GPX4表达。使用蛋白质印迹分析和常规RT-qPCR证实GPX4的表达降低。观察到HDL NP处理在蛋白质(未显示)和mRNA水平(图1)上，相对于PBS对照(0nM)，在两种细胞系中都严重降低GPX4的表达。相反，用等摩尔浓度的富含胆固醇的HDL处理没有改变GPX4蛋白或基因表达(未显示)。
HDL-NP诱导B细胞淋巴瘤细胞系中的铁死亡
已经提出至少两种衡量标准来区分铁死亡与细胞凋亡和其他形式的细胞死亡：1)细胞死亡与氧化的膜脂质的增加相关，所述氧化的膜脂质的增加通过使用C11-BODIPY和流式细胞术来定量，所述C11-BODIPY是一种当被氧化时具有独特光谱特征并且被用于测量脂质过氧化的亲脂性荧光染料；和2)通过加入亲脂性抗氧化剂(例如铁抑素-1)或铁螯合剂(例如去铁胺(DFO))可减少细胞死亡。使用这些衡量标准，评估了在Ramos和SUDHL4细胞中HDL NP是否诱导铁死亡。在两种细胞系中，HDL NP处理导致C11-BODIPY信号随时间推移的剂量依赖性增加。评估HDL NP是否诱导SUDHL4细胞中的脂质过氧化物积累，数据显示在图4A-4B中。类似地，评估HDL NP是否诱导Ramos细胞中的脂质过氧化物积累，数据显示在图5A-5B中。证实了两种细胞系中脂质过氧化物积累的剂量依赖性增加。
然后，在存在铁抑素-1或DFO的情况下，将Ramos和SUDHL4细胞与HDL NP一起培养，并测定细胞活力。加入铁抑素-1和DFO显著抑制了SUDHL4(弥漫性大B细胞淋巴瘤，图2)和Ramos(伯基特淋巴瘤，图3)细胞中HDL NP诱导的细胞死亡。这些数据证实HDL NP在Ramos和SUDHL4细胞中诱导铁死亡。
HDL-NP诱导胆固醇营养缺陷型淋巴瘤细胞系中的铁死亡
许多细胞系是胆固醇营养缺陷型的，包括细胞系SR-786(ALK+ALCL)、SUDHL1(ALK+ALCL)和U937(从组织细胞性淋巴瘤分离，但属于髓系(myeloid lineage))等。ALK+ALCL细胞是基于当在脂蛋白缺乏的血清中培养时活力降低来鉴定的，并且通过加入富含胆固醇的低密度脂蛋白(LDL)或游离胆固醇来拯救细胞死亡表型。HDL NP靶向SUDHL4和Ramos细胞中的SCARB1，导致细胞胆固醇耗竭和严重的体外和体内细胞死亡。使用抗SCARB1阻断抗体和荧光标记的HDL NP验证了需要SCARB1作为这些淋巴瘤细胞中HDL NP的靶标(数据未显示)。还检查了SCARB1在ALK+ALCL和U937细胞中的表达。数据显示在SR-786、SUDHL1和U937细胞中的SCARB1表达(图6A)。用HDL NP处理每种细胞系都有效地诱导了细胞死亡(图6B)。图6中的数据显示了胆固醇营养缺陷型细胞系中SR-B1表达和HDL NP功效的作用。测试细胞包括SNU-1：胃癌。SUDHL1：ALK+间变性大T细胞淋巴瘤。SR：ALK+间变性大T细胞淋巴瘤。U937：组织细胞性淋巴瘤。HEC-1B：子宫内膜腺癌。U266B1：骨髓瘤。Ramos和Jurkat分别代表用于SCARB1表达的阳性和阴性对照。使用β-肌动蛋白作为上样对照。用HDL NP处理细胞120小时。
HDL NP在体内诱导铁死亡
如SUDHL4和Ramos细胞中所示，HDL NP特异性靶向并显著降低异种移植模型中的肿瘤负荷。为了确定全身性HDL NP处理是否在体内肿瘤细胞中降低GPX4表达并增加脂质过氧化物的积累，在SCID-米色小鼠中建立SUDHL4肿瘤异种移植物(体积约100mm3)。然后，用PBS或HDL NP(100μl的1μM HDL NP，每周3次，持续1周，i.v.)处理小鼠。处理后，切除肿瘤，并分别通过RT-qPCR和C11-BODIPY染色定量GPX4表达和脂质过氧化物积累。与PBS对照相比，HDL NP处理导致GPX4的下调，如通过RT-qPCR所测量的(图7B)，其与膜脂质过氧化物积累的增加相关。肿瘤体积的变化如图7A所示。在全身施用HDL NP之后未观察到不良副作用。这些数据显示，在淋巴瘤的SUDHL4胁腹肿瘤异种移植物模型中，HDL NP诱导与铁死亡一致的分子变化。在体内铁死亡测定中，SUDHL1细胞中的脂质积累显示在图8的图中。
将这些发现扩展到肾细胞癌的研究显示在图9-11中。图9是显示HDL NP在786-O(肾细胞癌-透明细胞)细胞中诱导铁死亡的柱状图(HDL NP+铁抑素-1和HDL NP+DFO)。铁抑素-1对HDL NP功能具有显著影响，特别是在较高浓度下。图10的数据显示HDL NP也诱导Caki-2(肾细胞癌-乳头状)细胞的铁死亡。类似地，HDL NP在786-O和Caki-2细胞中诱导脂质过氧化物积累(图11A-11B)。
肾细胞癌和卵巢癌细胞系中响应于HDL NP的GPX4和SR-B1的表达
使用siRNA分析SR-B1在GPX4表达中的作用。使用siRNA特异性敲低SR-B1显示能下调GPX4表达。用SR-B1 siRNA处理之后，分离siRNA对照(siCtrl)或PBS在96和120小时(hr)的蛋白质，并通过蛋白质印迹(25μg的蛋白，SR-B1抗体Abcam(ab52629，1:2,000)，GPX4Abcam(ab41787，1:20,000))检测。β肌动蛋白细胞信号传导(13E5，1:2,000)起蛋白对照作用。数据显示在图12A，证明SR-B1敲低时蛋白表达完全丧失。图12B的数据表明，siRNA敲低的SR-B1下调诱导细胞死亡。
用HDL NP进一步处理肾细胞癌细胞系，以评估HDL NP对SR-B1和GPX4表达的影响。进行用不同浓度的HDL NP经各种时间过程的GPX4和SR-B1的蛋白质印迹分析。数据显示在图12C中。数据证实HDL NP不会直接调节SR-B1受体表达；然而，HDL NP以时间和剂量(例如HDL NP浓度)依赖性方式显著下调GPX4表达。
还检测了在Sutent(一种靶向受体蛋白-酪氨酸激酶抑制剂疗法)的存在下，HDLNP影响GPX4表达的能力。结果显示在图12D中，其说明在Sutent的存在下HDL NP显著下调GPX4表达。使用8μg蛋白，GPX4 Abcam(ab41787，1:5,000)，β肌动蛋白细胞信号传导(13E5，1:2,000)。显示HDL NP也增加氧化脂质的表达(图12E)。使用MTS拯救测定；发现HDL NP诱导的细胞死亡可由铁抑素-1和去铁胺拯救(图12F)。图12G显示HDL NP降低786-O肿瘤负荷的体内数据(左上图)；HDL NP增加存活(右上图)；和在HDL NP处理5次之后，HDL NP增加肿瘤中的氧化脂质(中下图)。
进一步检查HDL NP对另一种肾细胞癌细胞系769-P的影响。图13A-13B中显示的结果显示HDL NP也下调这些细胞中的GPX4表达(图13A，蛋白质印迹分析)，并诱导细胞死亡，所述细胞死亡由铁抑素-1和去铁胺拯救(图13B MTS数据)。
在卵巢癌细胞中进行了类似的实验，具有一致的数据，其呈现在图14-16中，图14A-14D显示在OVCAR5细胞系(一种铂敏感卵巢癌细胞系)中由HDL NP产生的结果。说明HDLNP下调GPX4表达的GPX4的蛋白质印迹显示在图14A中。说明HDL NP增加氧化脂质表达的C11-BODIPY流式数据显示在图14B中。显示由HDL NP诱导的细胞死亡被铁抑素-1和去铁胺拯救的MTS测定的结果呈现在图14C中。图14D显示SR-B1和GPX4的蛋白质印迹，并且显示siRNA敲低的SR-B1下调GPX4表达。
使用OVCAR5 CP抗性细胞系(一种铂抗性卵巢癌细胞系)产生类似的数据，其呈现在图15A-15C中。图15A显示GPX4的蛋白质印迹，并且显示HDL NP下调GPX4表达。图15B显示由HDL NP诱导的细胞死亡被铁抑素-1和去铁胺拯救的MTS测定。图15C显示HDL NP增加氧化脂质的表达。
与ES2细胞系类似，使用透明细胞卵巢癌细胞系产生类似的数据，并且结果显示在图16中。显示GPX4的蛋白质印迹，并且显示HDL NP下调GPX4表达。
其它实施方案
实施方案1.一种治疗患有癌症、疑似患有癌症或处于患癌症风险中的受试者的方法，其包括：向所述受试者施用合成纳米结构，所述合成纳米结构包含：纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳，其中所述壳包含磷脂；其中所述受试者具有癌细胞且其中所述合成纳米结构以有效量施用来诱导所述癌细胞的铁死亡。
实施方案2.一种减少细胞群中癌细胞的数量的方法，所述方法包括：用合成纳米结构接触所述癌细胞，所述合成纳米结构包含：纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳，其中所述壳包含磷脂；其中所述合成纳米结构是以有效量来诱导所述癌细胞的铁死亡。
实施方案3.实施方案1-2中任一项的方法，其中所述纳米结构核是金。
实施方案4.实施方案1-3中任一项的方法，其中所述合成纳米结构进一步包含载脂蛋白。
实施方案5.实施方案1-4的方法，其中载脂蛋白是载脂蛋白A-I、载脂蛋白A-II或载脂蛋白E。
实施方案6.实施方案1-5中任一项的方法，其中所述合成纳米结构进一步包含胆固醇。
实施方案7.实施方案1-6中任一项的方法，其中所述磷脂壳包含脂质单层。
实施方案8.实施方案1-6中任一项的方法，其中所述磷脂壳包含脂质双层。
实施方案9.实施方案8的方法，其中所述脂质双层的至少一部分共价结合至所述纳米结构核。
实施方案10.实施方案1-9中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约500纳米(nm)的最大横截面尺寸。
实施方案11.实施方案1-10中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约250纳米(nm)的最大横截面尺寸。
实施方案12.实施方案1-11中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约100纳米(nm)的最大横截面尺寸。
实施方案13.实施方案1-12中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约75纳米(nm)的最大横截面尺寸。
实施方案14.实施方案1-13中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约50纳米(nm)的最大横截面尺寸。
实施方案15.实施方案1-14中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约30纳米(nm)的最大横截面尺寸。
实施方案16.实施方案1-15中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约15纳米(nm)的最大横截面尺寸。
实施方案17.实施方案1-16中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约10纳米(nm)的最大横截面尺寸。
实施方案18.实施方案1-17中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约5纳米(nm)的最大横截面尺寸。
实施方案19.实施方案1-18中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约3纳米(nm)的最大横截面尺寸。
实施方案20.实施方案1-19中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有大于约1:1的长宽比。
实施方案21.实施方案1-20中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有大于3:1的长宽比。
实施方案22.实施方案1-21中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有大于5:1的长宽比。
实施方案23.实施方案1-22中任一项的方法，其中所述磷脂包含1,2-二棕榈酰基-sn-甘油基-3-磷酸胆碱(DPPC)、1,2-二油酰基-sn-甘油基-3-磷酸胆碱(DOPC)、1,2-二棕榈酰基-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺(16:0PE)、1,2-二硬脂酰基-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺(18:0PE)、鞘磷脂、1,2-二油酰基-3-三甲基铵-丙烷(DOTAP)或其组合。
实施方案24.实施方案1-23的方法，其中所述受试者已被诊断患有癌症。
实施方案25.实施方案1-24中任一项的方法，其中所述受试者已被诊断患有铁死亡敏感性恶性肿瘤或胆固醇营养缺陷型恶性肿瘤。
实施方案26.实施方案1-25中任一项的方法，其中所述癌症选自：B细胞淋巴瘤、肾细胞癌、T细胞淋巴瘤、胃癌、卵巢癌和子宫内膜腺癌。
实施方案27.实施方案1-26中任一项的方法，其中所述癌症选自：肉瘤、淋巴瘤、胃癌、间变性大细胞淋巴瘤、透明细胞肾细胞癌(ccRCC)、卵巢癌、铂抗性卵巢癌和透明细胞卵巢癌。
实施方案28.实施方案1-27中任一项的方法，其中将合成纳米结构施用于受试者或与细胞接触多于一次。
实施方案29.实施方案28的方法，其中将合成纳米结构施用于受试者或与细胞接触每月至少一次。
实施方案30.实施方案28-29中任一项的方法，其中将合成纳米结构施用于受试者或与细胞接触每周至少一次。
实施方案31.实施方案28-30中任一项的方法，其中将合成纳米结构施用于受试者或与细胞接触每天至少一次。
实施方案32.实施方案28-31中任一项的方法，其中将合成纳米结构施用于受试者或与细胞接触每天两次。
实施方案33.实施方案1-32中任一项的方法，其中所述受试者是哺乳动物。
实施方案34.实施方案1-33中任一项的方法，其中所述受试者是人。
实施方案35.实施方案1-33中任一项的方法，其进一步包括向所述受试者施用铁死亡诱导物化合物。
实施方案36.实施方案1-33中任一项的方法，其进一步包括确定癌症是否对铁死亡敏感。
实施方案37.一种治疗患有铁死亡敏感性障碍的受试者的方法，其包括：鉴定患有铁死亡敏感性障碍的受试者；以及向所述受试者以有效量施用合成纳米结构来诱导所述受试者的患病细胞的铁死亡，所述合成纳米结构包含：纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳，其中所述壳包含磷脂。
实施方案38.一种包含合成纳米结构的组合物，所述合成纳米结构包含：纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳，其中所述壳包含磷脂和铁死亡诱导物化合物。
实施方案39.一种用于诱导细胞的铁死亡的方法，其包括：将细胞鉴定为铁死亡敏感细胞，和使所述细胞与有效量的纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳接触来诱导所述细胞的铁死亡，其中所述壳包含磷脂。
本说明书中公开的所有特征可以以任何组合进行组合。本说明书中公开的每个特征可以被用于相同、等效或类似目的的替代特征替换。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每个特征仅是等效或类似特征的通用系列的实例。
根据以上描述，本领域技术人员可以容易地确定本发明的基本特征，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种改变和修改以使其适应各种用途和条件。因此，其他实施方案也在权利要求的范围内。
等同物
虽然本文已经描述和说明了若干发明实施方案，但是本领域的普通技术人员将容易地设想用于执行本文所述的功能和/或获得本文所述的结果和/或一个或多个优点的多种其它手段和/或结构，并且这样的变体和/或修改中的每一个被认为在本文所述的发明实施方案的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置旨在是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明教导的一个或多个具体应用。本领域技术人员将认识到或能够使用不超过常规实验确定本文所述的具体发明实施方案的许多等同物。因此，应当理解，前述实施方案仅通过举例的方式提出，并且在所附权利要求和其等同物的范围内，本发明的实施方案可以按照与具体描述和要求保护的方式不同的方式来实施。本公开内容的发明实施方案涉及本文所述的各种单独特性、系统、物品、材料、试剂盒和/或方法。另外，如果这样的特性、系统、物品、材料、试剂盒和/或方法不是相互矛盾的，则两个或更多个这样的特性、系统、物品、材料、试剂盒和/或方法的任何组合被包括在本公开内容的发明范围内。
如本文定义和使用的所有定义应当被理解为优先于词典定义、通过引用并入的文献中的定义和/或所定义的术语的一般含义。
将本文中公开的所有参考文献、专利和专利申请在关于引用其各自的主题方面通过引用并入本文，这在一些情况下可包括文献的全部内容。
除非明确地指示与之相反，否则如本文中在说明书和权利要求中使用的不定冠词“一个(一种)”应当被理解为指“至少一个(一种)”。
如本文中在说明书和权利要求中使用的短语“和/或”应当被理解为指所连结的要素的“任一个或两者”，即要素在一些情况下结合地存在，而在其它情况下分离地存在。用“和/或”列出的多个要素应当以相同的方式来解释，即所连结的要素的“一个或多个”。除通过“和/或”从句明确确定的要素之外，还可任选地存在其它要素，无论与明确确定的那些要素相关还是无关。因此，作为非限制性实例，提及“A和/或B”，当与开放性措辞诸如“包含/包括”结合使用时，在一个实施方案中可以仅指A(任选地包括除B之外的要素)；在另一个实施方案中可以仅指B(任选地包括除A之外的要素)；在仍然另一个实施方案中，可以指A和B(任选地包括其它元素)；等。
如本文中在说明书和权利要求中使用的“或”应当被理解为具有与如上定义的“和/或”相同的含义。例如，当在清单中分开各项时，“或”或“和/或”应当被理解为是包括性的，即包括至少一个，但也包括许多个要素或要素清单中的多于一个，以及任选地，包括另外未列出的项。只有明确地指示相反的术语，诸如“……中的仅一个”或“……中的恰好一个”或当用于权利要求中时的“由……组成”将指包含多个要素或要素清单中的恰好一个元素。一般地，当如本文中所用的术语“或”前面有排他性的术语诸如“任一个”、“……之一”、“……中的仅一个”或“……中的恰好一个”时，其应当仅被解释为表示排他性选择(即“一个或另一个，但不是两个”)。“基本上由……组成”，当用于权利要求中时，应当具有其在专利法领域中使用的普通含义。
如本文中在说明书和权利要求中使用的关于一个或多个要素清单的短语“至少一个”应当被理解为指选自要素清单中的任何一个或多个要素中的至少一个要素，但不一定包括要素清单内明确列出的每一个要素的至少一个并且不排除要素清单中的要素的任何组合。该定义还允许可任选地存在除短语“至少一个”所指的要素清单内明确确定的要素之外的要素，无论与那些明确确定的要素相关还是不相关。因此，作为非限制性实例，“A和B的至少一个”(或，等同地，“A或B的至少一个”或，等同地“A和/或B的至少一个”)可以在一个实施方案中指至少一个(任选地包括多于一个)A，不存在B(且任选地包括除B之外的要素)；在另一个实施方案中指至少一个(任选地包括多于一个)B，不存在A(且任选地包括除A之外的要素)；在另一个实施方案中指至少一个(任选地包括多于一个)A和至少一个(任选地包括多于一个)B(且任选地包括其它要素)；等。
还应当理解，除非明确地相反指示，否则在本文要求保护的包括多于一个步骤或行为的任何方法中，所述方法的步骤或行为的顺序不必须限于其中叙述所述方法的步骤或行为的顺序。

Claims (39)

1.一种治疗患有癌症的受试者的方法，其包括：
鉴定患有铁死亡敏感性恶性肿瘤的受试者，
向所述受试者施用合成纳米结构，所述合成纳米结构包含：
纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳，其中所述壳包含磷脂；
其中所述受试者具有癌细胞，并且其中所述合成纳米结构以有效量施用来诱导所述癌细胞的铁死亡。
2.一种减少细胞群中癌细胞数量的方法，所述方法包括：
用合成纳米结构接触所述癌细胞，所述合成纳米结构包含：
纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳，其中所述壳包含磷脂；
其中所述合成纳米结构是以有效量来诱导所述癌细胞的铁死亡。
3.权利要求1-2中任一项的方法，其中所述纳米结构核是金。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其中所述合成纳米结构进一步包含载脂蛋白。
5.权利要求1-4中任一项的方法，其中载脂蛋白是载脂蛋白A-I、载脂蛋白A-II或载脂蛋白E。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其中所述合成纳米结构进一步包含胆固醇。
7.权利要求1-6中任一项的方法，其中所述磷脂壳包含脂质单层。
8.权利要求1-6中任一项的方法，其中所述磷脂壳包含脂质双层。
9.权利要求8的方法，其中所述脂质双层的至少一部分共价结合至所述纳米结构核。
10.权利要求1-9中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约500纳米(nm)的最大横截面尺寸。
11.权利要求1-10中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约250纳米(nm)的最大横截面尺寸。
12.权利要求1-11中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约100纳米(nm)的最大横截面尺寸。
13.权利要求1-12中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约75纳米(nm)的最大横截面尺寸。
14.权利要求1-13中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约50纳米(nm)的最大横截面尺寸。
15.权利要求1-14中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约30纳米(nm)的最大横截面尺寸。
16.权利要求1-15中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约15纳米(nm)的最大横截面尺寸。
17.权利要求1-16中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约10纳米(nm)的最大横截面尺寸。
18.权利要求1-17中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约5纳米(nm)的最大横截面尺寸。
19.权利要求1-18中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有小于或等于约3纳米(nm)的最大横截面尺寸。
20.权利要求1-19中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有大于约1:1的长宽比。
21.权利要求1-20中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有大于3:1的长宽比。
22.权利要求1-21中任一项的方法，其中所述纳米结构核具有大于5:1的长宽比。
23.权利要求1-22中任一项的方法，其中所述磷脂包含1,2-二棕榈酰基-sn-甘油基-3-磷酸胆碱(DPPC)、1,2-二油酰基-sn-甘油基-3-磷酸胆碱(DOPC)、1,2-二棕榈酰基-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺(16:0PE)、1,2-二硬脂酰基-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺(18:0PE)、鞘磷脂、1,2-二油酰基-3-三甲基铵-丙烷(DOTAP)或其组合。
24.权利要求1-23中任一项的方法，其中所述受试者已被诊断患有癌症。
25.权利要求1-24中任一项的方法，其中所述受试者已被诊断患有铁死亡敏感性恶性肿瘤或胆固醇营养缺陷型恶性肿瘤。
26.权利要求1-25中任一项的方法，其中所述癌症选自：B细胞淋巴瘤、肾细胞癌、T细胞淋巴瘤、胃癌、卵巢癌和子宫内膜腺癌。
27.权利要求1-26中任一项的方法，其中所述癌症选自：肉瘤、淋巴瘤、胃癌、间变性大细胞淋巴瘤、透明细胞肾细胞癌(ccRCC)、卵巢癌、铂抗性卵巢癌和透明细胞卵巢癌、B细胞淋巴瘤和T-细胞淋巴瘤。
28.权利要求1-27中任一项的方法，其中将合成纳米结构施用于所述受试者或与所述细胞接触多于一次。
29.权利要求28的方法，其中将合成纳米结构施用于所述受试者或与所述细胞接触每月至少一次。
30.权利要求28-29中任一项的方法，其中将合成纳米结构施用于所述受试者或与所述细胞接触每周至少一次。
31.权利要求28-30中任一项的方法，其中将合成纳米结构施用于所述受试者或与所述细胞接触每天至少一次。
32.权利要求28-31中任一项的方法，其中将合成纳米结构施用于所述受试者或与所述细胞接触每天两次。
33.权利要求1-32中任一项的方法，其中所述受试者是哺乳动物。
34.权利要求1-33中任一项的方法，其中所述受试者是人。
35.权利要求1-33中任一项的方法，其进一步包括向所述受试者施用铁死亡诱导物化合物。
36.权利要求1-33中任一项的方法，其进一步包括确定癌症是否对铁死亡敏感。
37.一种治疗患有铁死亡敏感性障碍的受试者的方法，其包括：
鉴定患有铁死亡敏感性障碍的受试者；和
向所述受试者以有效量施用合成纳米结构来诱导所述受试者的患病细胞的铁死亡，所述合成纳米结构包含：
纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳，其中所述壳包含磷脂。
38.一种包含合成纳米结构的组合物，所述合成纳米结构包含：
纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳，其中所述壳包含磷脂和铁死亡诱导物化合物。
39.一种用于诱导细胞的铁死亡的方法，其包括：
将细胞鉴定为铁死亡敏感细胞，和使所述细胞与有效量的纳米结构核、包围并附着于所述纳米结构核的包含脂质的壳接触来诱导所述细胞的铁死亡，其中所述壳包含磷脂。
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