骨肉瘤（Osteosarcoma，OS）是一种常见的骨癌，通常发生在手臂和腿部的长骨上。这种疾病在儿童和老年人群中最为常见，其特点是转移后的存活率低得惊人，仅为 20%。胰岛素生长因子 1（IGF1）和胰岛素生长因子结合蛋白 3（IGFBP3）这两个基因被认为是导致 OS 肿瘤发生的罪魁祸首。正常情况下，这些基因通过控制细胞凋亡（细胞死亡机制）来协同调节细胞增殖。然而，在 OS 患者中，这些机制失灵，导致肿瘤形成。
OS 目前的治疗方案包括手术和化疗。然而，现有的化疗药物（如顺铂和多柔比星）始终无法特异性地靶向癌细胞，导致全身中毒，进而引发脱发和皮肤问题等不良副作用。因此，明显偏低的存活率加上现有化疗药物的局限性，迫切需要一种更具特异性但毒性更低的化疗药物制剂。
亚特兰大大学的研究人员将目光投向了氧化石墨烯 (GO)，该物质以前曾被证明具有低毒性，而且对癌细胞具有较高的相对选择性。在这项研究中，研究人员比较了 William Blythe GO 对人类 OS 细胞系和健康的成骨细胞系 hFOB1.19 的毒性，前者含有和不含有相关的 IGF1 和 IGFBP3 基因。所有细胞系分别接受 0 微克、20 微克和 50 微克的 GO 处理，并分别孵育 30 分钟、2 小时、4 小时、24 小时和 48 小时。然后在倒置显微镜下观察形态变化。
OS 细胞系的显微照片显示了细胞迷失方向、细胞紊乱和细胞碎片的迹象，这些都是 GO 诱导细胞凋亡（细胞死亡）的结果。一般来说，在敲除了 IGF1 和 IGFBP3 基因的 OS 细胞系中，GO 诱导的细胞凋亡程度最高；在孵育时间较长（24 小时和 48 小时）、GO 浓度较高的 OS 细胞系中，GO 诱导的细胞凋亡程度最高。总体而言，与正常成骨细胞系hFOB1.19相比，OS细胞系中观察到的形态学变化更为显著，这证明GO对OS细胞具有更强的选择性毒性。本研究中展示的 GO 对癌细胞的细胞毒性作用可能会促使未来将 GO 用于治疗 OS，下一步是进行体内研究。
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Burnett, M.; Abuetabh, Y.; Wronski, A.; Shen, F.; Persad, S.; Leng, R.; Eisenstat, D.; Sergi, C. Graphene Oxide Nanoparticles Induce Apoptosis in wild-type and CRISPR/Cas9-IGF/IGFBP3 knocked-out Osteosarcoma Cells. J. Cancer 2020, 11 (17), 5007-5023. DOI: 10.7150/jca.46464.
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