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ACS Nano：多钨酸钆纳米球用于增强乏氧肿瘤的放射敏感性

作者：X-MOL 2017-07-27

放射治疗（Radiation Therapy, RT）目前已经成为临床上治疗癌症最常用的方法之一。据统计，近60%的肿瘤病人需要接受放射治疗。放疗主要利用穿透能力强的高能电离辐射直接离子化DNA分子或间接地与水作用产生大量具有细胞毒性的活性氧物质（Reactive Oxygen Species，ROS）来诱导DNA双链产生损伤，从而起到抑制肿瘤细胞增殖的作用。然而，在细胞内存在大量的谷胱甘肽（GSH），显著降低了ROS的生成，因此削弱了放射治疗的效果；另外，肿瘤组织存在10-50%的乏氧细胞，研究表明这部分乏氧肿瘤细胞对射线不敏感、易对放射线产生抵抗而不能有效地根除，从而造成肿瘤的转移和复发，最终导致放疗失败。近年来，多功能纳米放疗增敏剂因具有优异的物理化学性能，为提高乏氧肿瘤细胞的放疗敏感性、增强放疗疗效提供了重要机遇。

近日，中国科学院高能物理研究所、中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室的雍媛博士和中国科学院大学材料科学与光电技术学院张春芳博士等人在前期工作的基础上（点击阅读详细），通过静电相互作用将小干扰RNA（HIF-1α siRNA）和多钨酸钆纳米团簇负载到可生物降解的壳聚糖（Chitosan）纳米颗粒上，成功制备了多功能有机-无机杂化纳米粒子（GdW₁₀@CS），同时利用内外放射增敏策略，最终实现了乏氧肿瘤的良好治疗效果。由于GdW₁₀@CS纳米球中含有的高原子系数金属元素（Gd和W）具有较强的X射线衰减能力，在外部X射线的作用下可以产生大量具有杀伤作用的活性氧物质；他们同时发现，GdW₁₀还可以通过W⁶⁺与谷胱甘肽（GSH）发生氧化还原反应，降低细胞内GSH的水平，从而有利于细胞内ROS的大量积累；表面负载的HIF-1α siRNA可以下调HIF-1α的表达，阻止处于亚损伤状态DNA的自我修复，提高对乏氧细胞的杀伤力。由此可见，GdW₁₀@CS纳米球可以同时通过外部敏化方式和内部敏化方式共同达到放射增敏的作用。值得注意的是，在这种复合纳米增敏剂中，壳聚糖可以生物降解，具有超小尺寸的GdW₁₀纳米团簇可通过肾清除途径迅速排出体外，因此避免了GdW₁₀@CS纳米球可能在体内长期蓄积带来的毒副作用，为临床应用提供了便利。此外，GdW₁₀@CS纳米球可用作核磁共振（MRI）和计算机断层（CT）成像造影剂，为纳米医学实现精准诊断与癌症治疗相结合的诊疗一体化及综合治疗提供了可能。