Small:杂化蛋白纳米反应器用于增强肿瘤放射性核素治疗

放射治疗,包括外照射放疗(外放疗)和内部放射性核素治疗(内放疗),已被广泛应用于临床癌症治疗。不同于主要用于原发性实体瘤的外放疗,基于肿瘤靶向递送载体的放射性核素治疗在治疗转移性肿瘤和淋巴瘤方面效果显著。另一方面,由于实体瘤内部畸形的血管结构导致的乏氧微环境,已被证实会严重削弱放射治疗的治疗效果。

为此,苏州大学功能纳米与软物质研究院冯良珠副研究员选用具有优异生物相容性且含量丰富的人血清白蛋白作为载体,通过戊二醛使其与过氧化氢酶(一种能够催化过氧化氢分解产生氧气的酶)交联,得到的纳米反应器不仅保留了过氧化氢酶的催化活性,还可以阻止蛋白酶降解过氧化氢酶。而且,由于该蛋白纳米反应器上丰富的酪胺酸残基,其可被碘-131高效标记。体内荧光成像和伽马成像显示,该纳米反应器具有优秀的肿瘤归巢能力,因此可以有效分解肿瘤内的过氧化氢产生氧气缓解乏氧。更令人兴奋的是,向每只小鼠尾静脉注射该蛋白纳米反应器后,小鼠肿瘤得到显著抑制,证明了该纳米反应器可以有效提升放射性核素碘-131的治疗效果。因此研究者相信,该蛋白纳米反应器将会为肿瘤放射性核素治疗研究打开一扇窗户,并有望在未来实现临床转化。相关论文以“Hybrid Protein Nano‐Reactors Enable Simultaneous Increments of Tumor Oxygenation and Iodine‐131 Delivery for Enhanced Radionuclide Therapy”为题,在线发表在Small (DOI: 10.1002/smll.201903628)上。

近期研究成果

肿瘤组织乏氧是制约放疗、光动力治疗等多种需氧型肿瘤治疗手段疗效的关键因素之一。针对这一难题,苏州大学冯良珠副研究员团队近年来设计了多种不同的肿瘤乏氧改善策略以提高肿瘤对放疗、光动力治疗等治疗手段的疗效,并取得了一些创新性成果。研究发现通过利用纳米材料温和的光热效应,能够显著提高肿瘤部位的血供,进而有效改善肿瘤组织乏氧以及光动力治疗、放疗等的疗效(Biomaterials, 2017, 127, 13-24);另外,利用全氟碳高效吸附氧气的能力,冯良珠团队构建了全氟碳载体以有效改善肿瘤组织组织乏氧(Adv. Funct. Mater., 2018, 28(43): 1804901; CCS Chem., 2019, 1(3), 239-250);此外,利用肿瘤组织较高水平的H2O2,研究发现利用含有过氧化氢酶、铱纳米晶的材料能够催化H2O2分解产生O2并显著提高肿瘤部位的氧气浓度,进而增强肿瘤对放疗、光动力治疗以及免疫治疗等响应(Biomaterials, 2018, 181, 81-91; Biomaterials, 2017, 138, 13-21; Nanoscale, 2019,  11(35), 16164-16186)。