细胞城堡的攻防战：驯服叛逆TRP通道的纳米武器

如果把细胞比作一座精密的城堡，那瞬时受体电位（TRP）通道就像城堡墙上的“智能城门”。

这些“智能城门”精准调控着细胞内各种活动

这些分布在细胞膜上的特殊通道，能敏锐感知外界的温度变化、压力大小、触碰力度以及身体代谢产生的各种物质，就像一个个灵敏的传感器，精准调控着细胞内的各种活动，是维持身体正常运转和应对疾病的关键开关。

这个“城门家族”成员有28个，它们像不同岗位的卫兵，在人体的各种组织和细胞中站岗。根据它们的构造，可以分成7个小队。每个小队都有自己的职责和工作方式，共同守护着细胞之间的信息传递。

当外界环境有变化时，TRP通道就会做出反应，让钙离子、镁离子等信使在细胞内外流动，进而调控细胞的生长、变化、衰老以及身体的免疫反应等重要过程，就像指挥着一场精密的“细胞交响乐”。

TRP通道家族的七大分支

（图片来源：参考文献[1]）

当“城门失守”：TRP通道会沦为疾病帮凶

近年来，TRP通道在肿瘤的生长环境中表现出的双重作用，引起了大家的关注。在一些恶性肿瘤中，比如三阴性乳腺癌，TRPV1离子通道异常活跃，会促进癌细胞疯狂生长和扩散。它不仅会直接让肿瘤变大，还会促使新的血管生长，为肿瘤提供充足的营养和氧气。

同时，在一些炎症类疾病中，TRP通道这个“智能城门”一旦出现故障，就会引起钙离子信使工作紊乱，进而导致免疫细胞变得异常活跃，引发更严重的炎症反应。比如TRPM2离子通道异常开放后，炎性物质大量释放，使炎症越来越严重；而TRPV4离子通道则会通过引导免疫细胞的移动和聚集，影响炎症的发展过程。

如何调控这些“智能城门”？科学家们遇到难题

然而，要控制这些“智能城门”可不是件容易事。

药物调控就像用一把不够精准的钥匙开锁，很容易开错门，而且长期使用可能会导致离子通道变得不灵敏，或者激活其他的离子通道。基因编辑技术虽然能精准调控，却难以递送到身体里特定的位置，在临床上应用还面临着伦理和安全方面的问题。光遗传学工具能精准控制时间和位置，但需要往细胞里装设备，属于有创伤的操作，而且传统的蓝光很难穿透身体深处的组织，无法对深层的“城门”进行精准调控。

物理场响应纳米体系的出现，带来了一种全新的“远程控制”方法，为解决这些问题提供了新思路。这种方法通过光、磁等物理能量，像远程发信号一样，把能量精准转换成热量，从而激活对温度敏感的TRP通道，既不会对身体造成创伤，又能精准控制。它的原理是利用纳米材料把光、磁等能量转换成热量的特殊能力，就像把外界能量聚成一束“微型激光”，精准作用在细胞的微小区域，实现对TRP通道的精准控制。国际上的研究已经证实，用光热或者磁热纳米材料激活热敏感的TRPV1离子通道可有效治愈疾病。

创新“远程控制平台”，为攻克难题带来新希望

沿着“远程控制”这一全新思路，河北工业大学安海龙教授，王金平副教授团队成功研发出了两种创新性的超级远程控制纳米平台。

第一种纳米平台是光热驱动的双金属Pd@Pt纳米结构。该平台通过近红外二区的光热效应，精准激活TRPV1离子通道，让细胞外的镁离子这个“特殊信使”进入细胞，从而抑制细胞里的ATP产生，切断肿瘤耐药所需的能量供应，以此来逆转肿瘤对多种药物的抵抗（参考文献[2]）。

DPd@PtM纳米系统激活TRPV1离子通道治疗耐药性肿瘤的示意图

（图片来源：参考文献[2]）

第二种纳米平台是针对肝癌干细胞的哑铃状Rh-Au-Rh纳米棒（RAR@AP）。该平台通过光热效应激活高阈值的TRPV2离子通道，引发细胞内的钙信号紊乱，进而抑制肿瘤干细胞的自我更新与增殖能力，从根源上消除肿瘤的再生潜力（参考文献[3]）。

RAR@AP纳米颗粒激活TRPV2离子通道抑制肿瘤干细胞的结果图

（图片来源：参考文献[3]）

通过构建这些新型纳米调控平台，我们希望不仅能够阐明物理场、TRP通道和疾病表现之间的联系，同时也能为治疗肿瘤耐药和清除肿瘤干细胞提供一种新方法，为攻克这些医学难题开辟一条全新的道路。

参考文献：

[1]Ferreira G, Raddatz N, Lorenzo Y, et al. Biophysical and molecular features of thermosensitive TRP channels involved in sensory transduction[M]//TRP channels in sensory transduction. Cham: Springer International Publishing, 2015: 1-39.

[2]Shao X, Qu C, Song G, et al. NIR-II photothermal activation of TRPV1 channels for intracellular magnesium regulation by porous Pd@ Pt core-shell nanostructure to reverse tumor multidrug resistance[J]. Advanced Functional Materials, 2023, 33(51): 2306585.

[3]Shao X, Tao Q, Zhao X, et al. TRPV2 ion channel modulation via photothermally active nanoparticles with enhanced cellular internalization for liver cancer stemness suppression[J]. Chemical Engineering Journal, 2025: 166321.

出品：科普中国

作者：邵新悦（河北工业大学）

监制：中国科普博览