响应并持续调节肿瘤乏氧微环境的多模态纳米诊疗体系

肿瘤乏氧微环境（TME）是实体肿瘤的重要特征之一，它与肿瘤的发生、发展、转移以及耐药等密切相关。改善肿瘤部位的乏氧状况、提高氧浓度且实现持久高效的供氧对肿瘤治疗十分重要。近年来，用于成像协同抗肿瘤治疗的多功能纳米载药体系在生物医学应用有着广泛的应用前景，但如何构建集癌症成像与治疗一体化且可响应肿瘤乏氧微环境实现高效持续产氧的纳米诊疗体系是一个亟待解决的问题。

近日，国家纳米科学中心杨延莲研究员（点击查看介绍）、朱凌特聘研究员（点击查看介绍）团队构建了能够响应肿瘤乏氧微环境且在肿瘤原位持续产氧的纳米药物递送体系。该体系以铂纳米颗粒修饰的金属-有机骨架（MOF）为内模板，并在其表面构建了具有光热作用的疏松多孔金纳米壳。表面蛋白-钆离子复合物的修饰及共载的吲哚菁绿分子使该纳米药物递送体系在肿瘤微环境下可作为过氧化氢驱动的氧合器，并实现协同的光动力（PDT）/光热（PTT）治疗以及荧光（FL）/多光谱光声断层扫描（MSOT）/X射线计算机断层扫描（CT）/磁共振（MR）四模态成像。实验结果显示该药物递送系统可持续催化肿瘤原位过氧化氢产生氧气，改善肿瘤原位乏氧状态，增强肿瘤光动力治疗效果，从而显著抑制小鼠肿瘤细胞增殖及转移。该工作还利用转录组测序技术在基因水平重点研究了光动力/光热治疗后可能带来的生物响应和相应的生物学功能变化（如凋亡有关基因的上调、增殖基因的下调、6个免疫相关的基因上调等），为研究肿瘤协同光疗作用的机制提供了更加全面的信息和参考。

图1. ICG-PtMGs@HGd纳米药物递送系统在肿瘤微环境下可作为过氧化氢驱动的氧合器，并实现协同的光动力（PDT）/光热（PTT）效应和荧光（FL）/多光谱光声断层扫描（MSOT）/X射线计算机断层扫描（CT）/磁共振（MR）四模态成像。

图2. ICG-PtMGs@HGd纳米药物递送系统具有显著的类生物酶催化活性，可在肿瘤原位促进内源性H₂O₂持续分解为O₂，以改善肿瘤乏氧微环境并增强肿瘤光动力治疗作用。

图3. ICG-PtMGs@HGd纳米药物递送系统的光动力/光热系统治疗作用引起的肿瘤遗传谱和生物学功能改变。

相关研究成果发表于Advanced Science。文章第一作者为国家纳米科学中心博士研究生游青，通讯作者为朱凌特聘研究员和杨延莲研究员。该研究得到了国家重点研发计划、中科院战略先导计划、中科院青年创新促进会和国家自然科学基金等项目的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Persistent Regulation of Tumor Hypoxia Microenvironment via the Bioinspired Pt-Based Oxygen Nanogenerator for the Multimodal Imaging-Guided Synergistic Phototherapy

Qing You, Kaiyue Zhang, Jingyi Liu, Changliang Liu, Huayi Wang, Mengting Wang, Siyuan Ye, Houqian Gao, Letian Lv, Chen Wang, Ling Zhu, Yanlian Yang

Adv. Sci., 2020, DOI: 10.1002/advs.201903341

通讯作者简介

杨延莲，国家纳米科学中心研究员。2002年6月于北京大学化学与分子工程学院获得理学博士学位，2002.07-2004.06于北京大学做博士后研究工作，2007.10 -2008.11到美国麻省理工学院做访问学者。主要研究兴趣包括：液体活检纳米技术、多肽组装结构、表面物理化学等。主持多项国家级研究项目，如国家重大科学研究计划课题负责人、国家重点研发专项课题负责人、中科院战略性先导科技专项A类项目子课题负责人等。中国生物物理学会纳米生物学分会理事，北京医学检验学会理事，北京生物医学工程学会理事等，在Chem. Soc. Rev., Nat. Comm., PNAS, Adv. Mater., JACS, Angew, Nano Lett., ACS Nano等知名学术期刊发表论文200余篇，他引4000多次，H因子35。

https://www.x-mol.com/university/faculty/23172

朱凌，国家纳米科学中心特聘研究员，中国科学院青年创新促进会会员。2013年获西班牙国立巴斯克大学分子生物和生物医学专业博士学位。主要研究方向：纳米生物医学检测，纳米药物的肿瘤靶向治疗，疾病相关生物分子自组装及其动力学调控。在Adv. Mater., Adv. Sci., Small methods, Small, ACS Appl. Mater. Inter., Theranostics等杂志上发表SCI论文20余篇，授权中国专利2项，主持国家自然科学基金面上项目和青年科学基金项目。

https://www.x-mol.com/university/faculty/75551