Abstract The efficacy of DNA-damaging agents, such as the topoisomerase I inhibitor SN38, is often compromised by the robust DNA repair mechanisms in tumor cells, notably homologous recombination (HR) repair. Addressing this challenge, we introduce a novel nano-strategy utilizing binary tumor-killing mechanisms to enhance the therapeutic impact of DNA damage and mitochondrial dysfunction in cancer treatment. Our approach employs a synergistic drug pair comprising SN38 and the BET inhibitor JQ-1. We synthesized two prodrugs by conjugating linoleic acid (LA) to SN38 and JQ-1 via a cinnamaldehyde thioacetal (CT) bond, facilitating co-delivery. These prodrugs co-assemble into a nanostructure, referred to as SJNP, in an optimal synergistic ratio. SJNP was validated for its efficacy at both the cellular and tissue levels, where it primarily disrupts the transcription factor protein BRD4. This disruption leads to downregulation of BRCA1 and RAD51, impairing the HR process and exacerbating DNA damage. Additionally, SJNP releases cinnamaldehyde (CA) upon CT linkage cleavage, elevating intracellular ROS levels in a self-amplifying manner and inducing ROS-mediated mitochondrial dysfunction. Our results indicate that SJNP effectively targets murine triple-negative breast cancer (TNBC) with minimal adverse toxicity, showcasing its potential as a formidable opponent in the fight against cancer.

Abstract The clinical utility of chemotherapy is often compromised by its limited efficacy and significant side effects. Addressing these concerns, we develop a self-assembled nanomicelle, namely SANTA FE OXA, which is composed of hyaluronic acid (HA) conjugated with ferrocene methanol (FC-OH), oxaliplatin prodrug (OXA(□)) and glycol-coupled linoleic acid (EG-LA). Targeted delivery is achieved as HA binds to the CD44 receptors that are overexpressed on tumor cells, facilitating drug uptake. Once internalized, hyaluronidase (HAase) catalyzes the digestions of the SANTA FE OXA, releasing FC and reducing OXA(□) into an active form. Active OXA induces DNA damage, while simultaneously promoting intracellular hydrogen peroxide levels via cascade reactions. In parallel, FC disrupts the redox balance within tumor cells, inducing ferroptosis. The synergistic combination of cascade chemotherapy and self-sensitized ferroptosis therapy has demonstrated remarkable anti-cancer efficacy in both in vitro and in vivo models. Moreover, this SANTA FE OXA significantly mitigates the systemic toxicity commonly associated with platinum-based chemotherapeutics. Our findings suggest a compelling advancement in nanomedicine for enhanced cascade cancer therapy.

Abstract The high prevalence and severity of hepatocellular carcinoma (HCC) present a significant menace to human health. Despite the significant advancements in nanotechnology-driven antineoplastic agents, there remains a conspicuous gap in the development of targeted chemotherapeutic agents specifically designed for HCC. Consequently, there is an urgent need to explore potent drug delivery systems for effective HCC treatment. Here we have exploited the interplay between HCC and adipocyte to engineer a hybrid adipocyte-derived exosome platform, serving as a versatile vehicle to specifically target HCC and exsert potent antitumor effect. A lipid-like prodrug of docetaxel (DSTG) with a reactive oxygen species (ROS)-cleavable linker, and a lipid-conjugated photosensitizer (PPLA), spontaneously co-assemble into nanoparticles, functioning as the lipid cores of the hybrid exosomes (HEMPs and NEMPs). These nanoparticles are further encapsuled within adipocyte-derived exosome membranes, enhancing their affinity towards HCC cancer cells. As such, cancer cell uptakes of hybrid exosomes are increased up to 5.73-fold compared to lipid core nanoparticles. Our in vitro and in vivo experiments have demonstrated that HEMPs not only enhance the bioactivity of the prodrug and extend its circulation in the bloodstream but also effectively inhibit tumor growth by selectively targeting hepatocellular carcinoma tumor cells. Self-facilitated synergistic drug release subsequently promoting antitumor efficacy, inducing significant inhibition of tumor growth with minimal side effects. Our findings herald a promising direction for the development of targeted HCC therapeutics. Graphical abstract An adipocyte-derived exosome nanoplatform has been developed for the combined therapy of both chemotherapy and photodynamic therapy. The hybrid adipocyte-derived exosome nanoplatform integrates the advantage of targeted co-delivery and combination therapy, which can stimulate the release of drugs under the tumor microenvironment, effectively enhanced targeted co-delivery in hepatocellular carcinoma cells, prolonged blood circulation time and improve the therapeutic effect of hepatocellular carcinoma tumors model.

The efficacy of DNA-damaging agents, such as the topoisomerase I inhibitor SN38, is often compromised by the robust DNA repair mechanisms in tumor cells, notably homologous recombination (HR) repair. Addressing this challenge, we introduce a novel nano-strategy utilizing binary tumor-killing mechanisms to enhance the therapeutic impact of DNA damage and mitochondrial dysfunction in cancer treatment. Our approach employs a synergistic drug pair comprising SN38 and the BET inhibitor JQ-1. We synthesized two prodrugs by conjugating linoleic acid (LA) to SN38 and JQ-1 via a cinnamaldehyde thioacetal (CT) bond, facilitating co-delivery. These prodrugs co-assemble into a nanostructure, referred to as SJNP, in an optimal synergistic ratio. SJNP was validated for its efficacy at both the cellular and tissue levels, where it primarily disrupts the transcription factor protein BRD4. This disruption leads to downregulation of BRCA1 and RAD51, impairing the HR process and exacerbating DNA damage. Additionally, SJNP releases cinnamaldehyde (CA) upon CT linkage cleavage, elevating intracellular ROS levels in a self-amplifying manner and inducing ROS-mediated mitochondrial dysfunction. Our results indicate that SJNP effectively targets murine triple-negative breast cancer (TNBC) with minimal adverse toxicity, showcasing its potential as a formidable opponent in the fight against cancer.