Biomineralization-Tuned Nanounits Reprogram the Signal Transducer and Activator of Transcription 3 Signaling for Ferroptosis-Immunotherapy in Cancer Stem Cells

STAT蛋白 生物矿化 细胞生物学 癌症免疫疗法 干细胞 免疫疗法 材料科学 传感器 信号转导 生物 激活剂(遗传学) 癌症研究 癌症 车站3 基因 遗传学 物理 量子力学 古生物学
作者
Youbo Zhao,Yang Fei,Jing Wang,Menghuan Li,Yan Hu,Kaiyong Cai,Shu‐Hong Yu,Zhong Luo
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (32): 21268-21287
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c05084
摘要

Cancer stem cells (CSCs) are promising targets for improving anticancer treatment outcomes while eliminating recurrence, but their treatment remains a major challenge. Here, we report a nanointegrative strategy to realize CSC-targeted ferroptosis-immunotherapy through spatiotemporally controlled reprogramming of STAT3-regulated signaling circuits. Specifically, STAT3 inhibitor niclosamide (Ni) and an experimental ferroptosis drug (1S, 3R)-RSL3 (RSL3) are integrated into hyaluronic acid-modified amorphous calcium phosphate (ACP) nanounits through biomineralization (CaP-PEG-HA@Ni/RSL3), which could be recognized by CD44-overexpressing CSCs and released in a synchronized manner. Ni inhibits the CSC-intrinsic STAT3-PD-L1 axis to stimulate adaptive immunity and enhance interferon gamma (IFNγ) secretion by CD8+ T cells to downregulate SLC7A11 and SLC3A2 for blocking glutathione biosynthesis. Meanwhile, Ni-dependent STAT3 inhibition also upregulates ACSL4 through downstream signaling and IFNγ feedback. These effects cooperate with RSL3-mediated GPX4 deactivation to induce pronounced ferroptosis. Furthermore, CaP-PEG-HA@Ni/RSL3 also impairs the immunosuppressive M2-like tumor-associated macrophages, while Ca2+ ions released from degraded ACP could chelate with lipid peroxides in ferroptotic CSCs to avoid CD8+ T-cell inhibition, thus boosting the effector function of activated CD8+ T cells. This study offers a cooperative ferroptosis-immunotherapeutic approach for the treatment of refractory cancer.
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