PH-Sensitive Polymeric Nanoparticles Modulate Autophagic Effect via Lysosome Impairment

Small

Volumn 12, Issue 21, 2016, Pages 2921-2931

  Lin, Yao Xin ^a,b   Wang, Yi ^a,b   Qiao, Sheng Lin ^a,b   An, Hong Wei ^a,b   Zhang, Ruo Xin ^a   Qiao, Zeng Ying ^a   Rajapaksha, R P Y J ^a   Wang, Lei ^a   Wang, Hao ^a  

^a NATIONAL CENTER FOR NANOSCIENCE AND TECHNOLOGY   (China)

^b UNIVERSITY OF CHINESE ACADEMY OF SCIENCES   (China)

Author keywords

autophagy; cancer; lysosome; nanoparticles; pH sensitive

Indexed keywords

CELL CULTURE; CELL DEATH; CONTROLLED DRUG DELIVERY; DISEASES; NANOPARTICLES; PH SENSORS; SURFACE TREATMENT;

AUTOPHAGY; CANCER; DRUG DELIVERY SYSTEM; LYSOSOME; PH SENSITIVE; PH SENSITIVE POLYMERS; POLYMERIC NANOPARTICLES; THERAPEUTIC EFFECTS;

POLYMERS;

DRUG CARRIER; NANOPARTICLE; POLYMER;

AUTOPHAGY; CELL SURVIVAL; CHEMISTRY; DRUG DELIVERY SYSTEM; DRUG EFFECTS; HUMAN; LYSOSOME; MCF-7 CELL LINE; PH;

AUTOPHAGY; CELL SURVIVAL; DRUG CARRIERS; DRUG DELIVERY SYSTEMS; HUMANS; HYDROGEN-ION CONCENTRATION; LYSOSOMES; MCF-7 CELLS; NANOPARTICLES; POLYMERS;

EID: 84992301025     PISSN: 16136810     EISSN: 16136829     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/smll.201503709     Document Type: Article

References (95)

1. J. W. Hickey, J. L. Santos, J.-M. Williford, H.-Q. Mao, J. Controlled Release 2015, 219, 536.
2. a) R. K. Jain, T. Stylianopoulos, Nat. Rev. Clin. Oncol. 2010, 7, 653;
3. b) V. P. Chauhan, T. Stylianopoulos, J. D. Martin, Z. Popovic, O. Chen, W. S. Kamoun, M. G. Bawendi, D. Fukumura, R. K. Jain, Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 383;
4. c) H. S. Choi, Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 93.
5. a) S. M. Henry, M. E. H. El-Sayed, C. M. Pirie, A. S. Hoffman, P. S. Stayton, Biomacromolecules 2006, 7, 2407;
6. b) Q. Liu, J. Chen, J. Du, Biomacromolecules 2014, 15, 3072;
7. c) Y.-Y. Li, H. Cheng, J.-L. Zhu, L. Yuan, Y. Dai, S.-X. Cheng, X.-Z. Zhang, R.-X. Zhuo, Adv. Mater. 2009, 21, 2402;
8. d) K. C. F. Leung, P. M. Mendes, S. N. Magonov, B. H. Northrop, S. Kim, K. Patel, A. H. Flood, H.-R. Tseng, J. F. Stoddart, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10707;
9. e) Q. Wen, L. Liu, Q. Yang, F. Lv, S. Wang, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 764;
10. f) X. Xu, Y. Li, H. Li, R. Liu, M. Sheng, B. He, Z. Gu, Small 2014, 10, 1030.
11. a) P. Chytil, T. Etrych, C. Konak, M. Sirova, T. Mrkvan, J. Boucek, B. Rihova, K. Ulbrich, J. Controlled Release 2008, 127, 121;
12. b) Y. Bae, A. W. G. Alani, N. C. Rockich, T. S. Z. C. Lai, G. S. Kwon, Pharm. Res. 2010, 27, 2421;
13. c) S. Lee, K. Saito, H.-R. Lee, M. J. Lee, Y. Shibasaki, Y. Oishi, B.-S. Kim, Biomacromolecules 2012, 13, 1190;
14. d) W. She, K. Luo, C. Zhang, G. Wang, Y. Geng, L. Li, B. He, Z. Gu, Biomaterials 2013, 34, 1613;
15. e) S. Aryal, C.-M. J. Hu, L. Zhang, ACS Nano 2009, 4, 251;
16. f) L. Meng, W. Huang, D. Wang, X. Huang, X. Zhu, D. Yan, Biomacromolecules 2013, 14, 2601.
17. a) E. M. Bachelder, T. T. Beaudette, K. E. Broaders, J. Dashe, J. M. J. Frechet, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10494;
18. b) N. Murthy, Y. X. Thng, S. Schuck, M. C. Xu, J. M. J. Frechet, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 12398;
19. c) W. Chen, F. H. Meng, R. Cheng, Z. Y. Zhong, J. Controlld Release 2010, 142, 40.
20. a) E. S. Lee, K. T. Oh, D. Kim, Y. S. Youn, Y. H. Bae, J. Controlld Release 2007, 123, 19;
21. b) H. Q. Yin, E. S. Lee, D. Kim, K. H. Lee, K. T. Oh, Y. H. Bae, J. Controlld Release 2008, 126, 130;
22. c) S. Y. Park, H. J. Baik, Y. T. Oh, K. T. Oh, Y. S. Youn, E. S. Lee, Angew. Chem. Int. Ed 2011, 50, 1644;
23. d) K. H. Min, J.-H. Kim, S. M. Bae, H. Shin, M. S. Kim, S. Park, H. Lee, R.-W. Park, I.-S. Kim, K. Kim, I. C. Kwon, S. Y. Jeong, D. S. Lee, J. Controlled Release 2010, 144, 259.
24. a) J. Heller, J. Barr, Biomacromolecules 2004, 5, 1625;
25. b) Z.-Y. Qiao, R. Ji, X.-N. Huang, F.-S. Du, R. Zhang, D.-H. Liang, Z.-C. Li, Biomacromolecules 2013, 14, 1555;
26. c) Z. Y. Qiao, R. Zhang, F. S. Du, D. H. Liang, Z. C. Li, J. Controlled Release 2011, 152, 57;
27. d) Z. Y. Qiao, F. S. Du, R. Zhang, D. H. Liang, Z. C. Li, Macromolecules 2010, 43, 6485;
28. e) C.-C. Song, C.-C. Su, J. Cheng, F.-S. Du, D.-H. Liang, Z.-C. Li, Macromolecules 2013, 46, 1093.
29. N. Mizushima, Gene. Dev. 2007, 21, 2861.
30. B. Levine, Nature 2007, 446, 745.
31. M. C. Maiuri, E. Zalckvar, A. Kimchi, G. Kroemer, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2007, 8, 741.
32. E. J. Parkinson-Lawrence, T. Shandala, M. Prodoehl, R. Plew, G. N. Borlace, D. A. Brooks, Physiology 2010, 25, 102.
33. a) H. Hillaireau, P. Couvreur, Cell. Mol. Life Sci. 2009, 66, 2873;
34. b) G. Sahay, D. Y. Alakhova, A. V. Kabanov, J. Controlled Release 2010, 145, 182;
35. c) T.-G. Iversen, T. Skotland, K. Sandvig, Nano Today 2011, 6, 176.
36. V. Cohignac, M. J. Landry, J. Boczkowski, S. Lanone, Nanomaterials 2014, 4, 548.
37. a) J. J. Li, D. Hartono, C.-N. Ong, B.-H. Bay, L.-Y. L. Yung, Biomaterials 2010, 31, 5996;
38. b) X. Ma, Y. Wu, S. Jin, Y. Tian, X. Zhang, Y. Zhao, L. Yu, X.-J. Liang, ACS Nano 2011, 5, 8629.
39. a) O. Seleverstov, O. Zabirnyk, M. Zscharnack, L. Bulavina, M. Nowicki, J.-M. Heinrich, M. Yezhelyev, F. Emmrich, R. O'Regan, A. Bader, Nano Lett. 2006, 6, 2826;
40. b) S. T. Stern, B. S. Zolnik, C. B. McLeland, J. Clogston, J. Zheng, S. E. McNeil, Toxicol. Sci. 2008, 106, 140.
41. a) P. Wei, L. Zhang, Y. Lu, N. Man, L. Wen, Nanotechnology 2010, 21;
42. b) Q. Zhang, W. Yang, N. Man, F. Zheng, Y. Shen, K. Sun, Y. Li, L.-P. Wen, Autophagy 2009, 5, 1107.
43. a) L. Yu, Y. Lu, N. Man, S.-H. Yu, L.-P. Wen, Small 2009, 5, 2784;
44. b) Y. Zhang, F. Zheng, T. Yang, W. Zhou, Y. Liu, N. Man, L. Zhang, N. Jin, Q. Dou, Y. Zhang, Z. Li, L.-P. Wen, Nat. Mater. 2012, 11, 817.
45. a) C. Li, and 250 additional authors. J. Mol. Cell Biol. 2009, 1, 37;
46. b) S. Wang, Y. Li, J. Fan, Z. Wang, X. Zeng, Y. Sun, P. Song, D. Ju, Biomaterials 2014, 35, 7588.
47. a) S.-W. Ha, M. N. Weitzmann, G. R. Beck Jr., ACS Nano 2014, 8, 5898;
48. b) W. Song, S. S. Lee, M. Savini, L. Popp, V. L. Colvin, L. Segatori, ACS Nano 2014, 8, 10328;
49. c) L. Wu, Y. Zhang, C. Zhang, X. Cui, S. Zhai, Y. Liu, C. Li, H. Zhu, G. Qu, G. Jiang, B. Yan, ACS Nano 2014, 8, 2087;
50. d) X. Zhang, X. Zeng, X. Liang, Y. Yang, X. Li, H. Chen, L. Huang, L. Mei, S.-S. Feng, Biomaterials 2014, 35, 9144;
51. e) Y.-H. Lee, F.-Y. Cheng, H.-W. Chiu, J.-C. Tsai, C.-Y. Fang, C.-W. Chen, Y.-J. Wang, Biomaterials 2014, 35, 4706;
52. f) H.-Y. Lu, Y.-J. Chang, N.-C. Fan, L.-S. Wang, N.-C. Lai, C.-M. Yang, L.-C. Wu, J.-a. A. Ho, Biomaterials 2015, 42, 30;
53. g) Y. Chen, L. S. Yang, C. Feng, L. P. Wen, Biochem. Biophys. Res. Co. 2005, 337, 52;
54. h) D. Huang, H. Zhou, J. Gao, Sci. Rep. 2015, 5, 14361;
55. i) B. B. Manshian, S. Munck, P. Agostinis, U. Himmelreich, S. J. Soenen, Sci. Rep. 2015, 5, 13890;
56. j) T. Sun, Y. Yan, Y. Zhao, F. Guo, C. Jiang, Plos One 2012, 7, e43442.
57. a) O. Zabirnyk, M. Yezhelyev, O. Seleverstov, Autophagy 2007, 3, 278;
58. b) F. T. Andon, B. Fadeel, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 733;
59. c) E. Panzarini, L. Dini, Mol. Pharmaceut. 2014, 11, 2527;
60. d) K. Peynshaert, B. B. Manshian, F. Joris, K. Braeckmans, S. C. De Smedt, J. Demeester, S. J. Soenen, Chem. Rev. 2014, 114, 7581.
61. S. T. Stern, D. N. Johnson, Autophagy 2008, 4, 1097.
62. a) Z.-Y. Qiao, S.-L. Qiao, G. Fan, Y.-S. Fan, Y. Chen, H. Wang, Polym. Chem. 2014, 5, 844;
63. b) Z.-Y. Qiao, C.-Y. Hou, D. Zhang, Y. Liu, Y.-X. Lin, H.-W. An, X.-J. Li, H. Wang, J. Mater. Chem. B 2015, 3, 2943.
64. a) Y.-X. Lin, Y.-J. Gao, Y. Wang, Z.-Y. Qiao, G. Fan, S.-L. Qiao, R.-X. Zhang, L. Wang, H. Wang, Mol. Pharm. 2015, 12, 2869;
65. b) Y. Wang, Y.-X. Lin, Z.-Y. Qiao, H.-W. An, S.-L. Qiao, L. Wang, R. P. Y. J. Rajapaksha, H. Wang, Adv. Mater. 2015, 27, 2627.
66. a) W. Song, Z. Tang, M. Li, S. Lv, H. Yu, L. Ma, X. Zhuang, Y. Huang, X. Chen, Macromol. Biosci. 2012, 12, 1375;
67. b) Z. Duan, Y.-J. Gao, Z.-Y. Qiao, G. Fan, Y. Liu, D. Zhang, H. Wang, J. Mater. Chem. B 2014, 2, 6271.
68. D. J. Klionsky, F. C. Abdalla, H. Abeliovich, R. T. Abraham, A. Acevedo-Arozena, K. Adeli, L. Agholme, M. Agnello, P. Agostinis, J. A. Aguirre-Ghiso, Autophagy 2012, 8, 445.
69. I. H. Lee, L. Cao, R. Mostoslavsky, D. B. Lombard, J. Liu, N. E. Bruns, M. Tsokos, F. W. Alt, T. Finkel, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 3374.
70. I. Tanida, N. Minematsu-Ikeguchi, T. Ueno, E. Kominami, Autophagy 2005, 1, 84.
71. a) A. Pierzynska-Mach, P. A. Janowski, J. W. Dobrucki, Cytom. Part A 2014, 85A, 729;
72. b) F. Zoccarato, L. Cavallini, A. Alexandre, J. Neurochem. 1999, 72, 625.
73. a) E. Tasdemir, L. Galluzzi, M. C. Maiuri, A. Criollo, I. Vitale, E. Hangen, N. Modjtahedi, G. Kroemer, Methods Mol. Biol. 2008, 29;
74. b) S. Paglin, T. Hollister, T. Delohery, N. Hackett, M. McMahill, E. Sphicas, D. Domingo, J. Yahalom, Cancer Res. 2001, 61, 439.
75. P. Saftig, J. Klumperman, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2009, 10, 623.
76. N. Mizushima, T. Yoshimori, B. Levine, Cell 2010, 140, 313.
77. a) A. Duran, R. Amanchy, J. F. Linares, J. Joshi, S. Abu-Baker, A. Porollo, M. Hansen, J. Moscat, M. T. Diaz-Meco, Mol. Cell 2011, 44, 134;
78. Small GTPases 2012, 3, 111;
79. b) M. H. Sahani, E. Itakura, N. Mizushima, Autophagy 2014, 10, 431.
80. Y.-Y. Hu, C.-H. Zhou, W.-H. Dou, W. Tang, C.-Y. Hu, D.-M. Hu, H. Feng, J.-Z. Wang, M.-J. Qian, G.-L. Cheng, S.-F. Wang, Pancreatology 2015, 15, 470.
81. G. Kroemer, B. Levine, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2008, 9, 1004.
82. C. Deduve, Eur. J. Biochem. 1983, 137, 391.
83. a) A. Eguchi, A. E. Feldstein, Adipocyte 2013, 2, 170;
84. b) M. E. Guicciardi, M. Leist, G. J. Gores, Oncogene 2004, 23, 2881;
85. c) G. Kroemer, M. Jaattela, Nat. Rev. Cancer 2005, 5, 886.
86. Y. Uchiyama, Arch. Histol. Cytol. 2001, 64, 233.
87. a) X. W. Ma, Y. Y. Wu, S. B. Jin, Y. Tian, X. N. Zhang, Y. L. Zhao, L. Yu, X. J. Liang, ACS Nano 2011, 5, 8629;
88. b) V. Teichgraber, M. Ulrich, N. Endlich, J. Riethmuller, B. Wilker, C. C. De Oliveira-Munding, A. M. van Heeckeren, M. L. Barr, G. von Kurthy, K. W. Schmid, M. Weller, B. Tummler, F. Lang, H. Grassme, G. Doring, E. Glubins, Nat. Med. 2008, 14, 382.
89. M. Forgac, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2007, 8, 917.
90. a) B. Levine, G. Kroemer, Cell 2008, 132, 27;
91. b) N. Mizushima, B. Levine, A. M. Cuervo, D. J. Klionsky, Nature 2008, 451, 1069.
92. a) G. K. Alderton, Nat. Rev. Cancer 2015, 15, 513;
93. b) J. Y. Guo, B. Xia, E. White, Cell 2013, 155, 1216;
94. c) H. Starobinets, J. Debnath, Nature 2013, 504, 225.
95. R. Mathew, V. Karantza-Wadsworth, E. White, Nat. Rev. Cancer 2007, 7, 961.