针对上述问题，华东师范大学的张文教授与徐志爱教授团队设计了一种基于金属-有机框架（Metal-Organic Framework,MOF）的纳米平台。该平台通过将Hf⁴⁺和Fe³⁺与四（4-羧基苯基）卟啉配体配位构建而成，并负载Nrf2抑制剂鸦胆子苦醇（Brusatol），表面修饰转铁蛋白-单宁酸网络，以实现血脑屏障穿透和GBM细胞的主动靶向。在X射线照射下，高Z元素Hf⁴⁺增强辐射沉积，上调ACSL4表达，促进多不饱和磷脂合成，从而增强铁死亡的敏感性。同时，Fe³⁺从纳米颗粒中释放，增加游离铁池，触发芬顿反应，鸦胆子苦醇则破坏Nrf2-GSH-GPX4抗氧化轴，抑制了抗氧化防御，放大了脂质过氧化反应。该文章于2026年1月13日以《Brain-Targeting Metal–Organic Framework Nanoplatform Reprogramming Ferroptosis Sensitivity of Glioblastoma》为题发表于《ACS Nano》（DOI：10.1021/acsnano.5c17966）。

图1.基于Hf-MOF的纳米平台用于重编程铁死亡敏感性和诱导铁死亡的示意图

（1）ACSL4表达的生物信息学分析及BHFM纳米颗粒的构建

TCGA显示GBM（n=156）ACSL4表达低于正常脑（n=5），低表达与TP53突变相关且预后差（图2a-c）。HM NPs呈球形（图2d），Fe³⁺后修饰得HFM，ζ电位+36.1 mV，XPS出现Fe 2p峰（710.5/723.7 eV）且保留Hf 4f（16.5/14.7 eV）（图2e-h）。布鲁索醇负载后ζ降至6.1 mV，Tf:TA=6:1蛋白量最佳（图2i,j）。DMPO-ESR示HF II M+H₂O₂+X射线·OH信号最强，GSH还原Fe³⁺进一步增效（图2l,m）

图2.GBM中ACSL4下调与纳米粒表征。（a）GBM（n=156）较正常脑（n=5）ACSL4表达降低；（b）TP53突变GBM（n=49）ACSL4更低；（c）高ACSL4组生存优于低表达组（n=338+338，p=0.0058）。（d）HM→HFM→BHFM→BHFMT TEM（标尺200 nm，BHFMT放大50 nm）；（e）元素映射示C、N、O、Fe、Hf均匀分布（标尺50 nm）。（f–h）XPS确认Hf-O、Fe-O及N≡/NH存在。（i）Bradford测TA/Tf修饰BHFMT蛋白吸光度；（j）各步ζ电位（n=3）。（k）Fe³⁺→Fe²⁺机制；（l）4 Gy X射线下BHFMT+GSH ESR最强1:2:2:1 DMPO-OH信号；（m）·OH生成示意图。

（2）Hf-MOF NPs增强GBM细胞中ACSL4上调和铁死亡敏感性

HMT+4 Gy X射线使U87 MG ACSL4蛋白升高2.8倍，伴p-STAT1、IRF1同步上调（图3a,b）。脂质组学显示HMT+X射线组AA、LA等PUFA增幅分别达3.2倍与2.9倍，高于SFA/MUFA（图3c）。BHFMT使GSH降至0.3倍，GPX4活性降低65%，Nrf2蛋白下调70%（图3e-g）。Calcein AM测得100μg/mL BHFMT+X射线组LIP增至对照2.4倍（图3h）。Liperfluo/C11-BODIPY示BHFMT+X射线组LPO达PBS的8.6倍，24 h峰值（图3i,j）。

图3.铁死亡激活表征。（a）不同浓度HMT+4 Gy X射线后ACSL4 Western blot；（b）24 h IRF1/pSTAT1/STAT1表达；（c）HMT+X射线脂肪酸差异火山图（n=6）；（d）ACSL4上调促铁死亡示意图；（e）GSH水平（n=3）；（f）GPX4活性（n=3）；（g）GPX4/Nrf2 Western blot；（h）BHFMT+X射线LIP含量（n=3）；（i）Liperfluo CLSM（λex 488 nm，λem 500–530 nm，标尺100μm）；（j）Liperfluo荧光定量；（k）Rh123 CLSM（λex 488 nm，λem 500–530 nm，标尺100μm）及（l）膜电位定量；（m）Bio-TEM全图1μm，放大0.5μm。纳米粒浓度100μg/mL，数据以mean±SD（n=3）。

（3）BHFMT纳米颗粒在体外诱导GBM肿瘤细胞发生铁死亡驱动的细胞毒性

BHFMT+4 Gy X射线使U87 MG凋亡率升至44.2%（图4a），克隆形成几乎清零（图4c），MTT IC50最低（图4d）。铁死亡抑制剂Lip-1、VE、DFO、Fer-1将存活率拉回65-70%（图4e-h）。综上，BHFMT+X射线通过ACSL4↑-GSH↓-GPX4↓-LPO↑四步驱动铁死亡，阻断FSP1/DHODH可增效。

图4.BHFMT NPs在体外诱导铁死亡驱动的细胞毒性。(a) 不同处理后U87 MG细胞的凋亡流式细胞术分析。(b) 钙黄绿素-AM与碘化丙啶（PI）共孵育后的细胞荧光图像。AM：激发波长488 nm，发射波长500−530 nm；PI：激发波长545 nm，发射波长552−617 nm。比例尺：250 μm。(c) 不同处理组U87 MG细胞的代表性克隆形成图像。各处理组分别为：1# PBS；2# X射线；3# HMT；4# HMT + X射线；5# HFMT；6# HFMT + X射线；7# BHFMT；8# BHFMT + X射线。(d) 不同处理组U87 MG细胞的细胞活力。(e−h) 与未添加铁死亡抑制剂的BHFMT + X射线组相比，不同浓度Fer-1、Lip-1、VE和DFO处理的U87 MG细胞活力（n = 3）。所有X射线照射组剂量均为4 Gy。所有纳米粒子浓度为100 μg/mL。数据以均值±标准差表示（n = 3）。统计显著性通过单因素方差分析结合Tukey检验计算（e−h）。

（4）转铁蛋白工程化BHFMT纳米颗粒促进血脑屏障穿透和肿瘤选择性积累

体外BBB模型显示IR780@HMT跨膜转运提高至HM的2.4倍，3D球渗透深度60μm（图5b-d）。原位U87 MG-luc鼠：IR780@HMT脑内信号持续72 h，24 h肿瘤区荧光为HM的2.1倍，与生物发光共定位（图5e-g）。离体脑瘤切片示IR780@HMT仅富集于Ki67⁺区，NEUN⁺区几乎无信号（图5h-j）。

图5.体内外靶向性评价。（a）体外BBB模型示意图；（b）Transwell下室U87 MG/G422摄取CLSM（标尺100μm）；（c）ImageJ定量（n=3）；（d）IR780@HMT渗透U87 MG球体125μm深度（标尺125μm）；（e,f）原位U87 MG-luc鼠活体成像（n=3）；（g,h）注药24 h脑生物发光与NIR-I荧光；（i,j）Ki67/NEUN免疫荧光示IR780@HMT富集于Ki67⁺瘤区（标尺1 mm，T瘤N脑）。

（5）放射疗法增强的铁死亡抑制了体内原位胶质母细胞瘤的生长

原位U87 MG-luc鼠分8组（n=5），24 h后4 Gy照射（图6a）。生物发光示仅BHFMT+X组第16天肿瘤抑制>90%（图6b,c）。WB证实该组GPX4下调70%、ACSL4上调2.3倍（图6d,e）；H&E见核溶解、碎裂（图6f），LPO荧光强度为PBS的8.1倍（图6g）。

图6.体内治疗效果。（a）治疗时间线示意图；（b）各组小鼠GBM生物发光成像（第12、14、16、18、22天给药）；（c）U87 MG-luc肿瘤平均发光强度（mean±SD，n=5）；（d）各组瘤组织GPX4/Nrf2 WB；（e）各组瘤组织ACSL4 WB；（f）第22天全脑及放大H&E（标尺2 mm/100μm）；（g）瘤切片LPO CLSM（DAPI:λex 405 nm,λem 425–475 nm;LPO:λex 488 nm,λem 500–535 nm;标尺50μm）。

C57BL/6原位G422-luc鼠分4组，BHFMT+4 Gy组中位生存延长至50天，肿瘤发光抑制>85%（图7b-d）；瘤内ACSL4上调2.1倍，GPX4/Nrf2下调约60%（图7e,f），LPO荧光强度升高3.8倍（图7g）。HMGB-1胞外释放与CRT膜暴露证实ICD（图7h）。

图7.BHFMT NPs在免疫活性小鼠模型中抑制肿瘤生长并诱导免疫反应（G422模型）。(a) 抗肿瘤研究时间线示意图。(b) 不同处理组小鼠GBM肿瘤生长的生物发光成像结果。小鼠分别于第12、14、16、18和22天接受治疗。(c) 不同处理后小鼠G422-luc肿瘤平均发光强度。数据为均值±标准差（n = 5）。(d) 荷瘤小鼠接受不同处理后的生存曲线（n = 5）。(e) ACSL4和(f) GPX4与Nrf2蛋白表达的Western blot分析结果，取不同组切除的肿瘤组织进行检测。(g) 肿瘤切片的脂质过氧化（LPO）生成情况CLSM检测。DAPI：激发波长405 nm，发射波长425−475 nm；LPO：激发波长488 nm，发射波长500−530 nm。比例尺：200 μm。(h) 不同处理后CRT和HMGB-1的免疫组化图像。(i) 成熟DCs频率的流式细胞术散点图。(j) 各组成熟DCs的统计数据。1#−4#分别代表PBS、X射线、HMT + X射线和BHFMT + X射线组。数据以均值±标准差表示（n = 3）。统计显著性通过单因素方差分析结合Tukey检验（c, j）和log-rank检验（d）评估。