仿生纳米类囊体实现成像引导光动力治疗癌症

仿生纳米类囊体实现成像引导光动力治疗癌症

癌症是当今世界人类死亡的主要杀手。尽管过去几十年里，人们开发了大量的纳米药物用于癌症治疗，但是其有效性却受到肿瘤区域复杂肿瘤微环境的严重限制。特别是肿瘤区域高浓度的过氧化氢（50 – 100 μM）造成肿瘤区域缺氧，可以在细胞信号中作为第二信使，促进肿瘤的恶性增殖以及药物耐药性。此外，临床转译的人工合成药剂通常受到另外两个方面的限制。首先，绝大多数合成药剂在传送以及组织分布中是不能追踪的，从而导致较低的癌症治疗精度。其次，合成纳米药剂需要繁琐的合成过程，可能具有安全风险，并在治疗过程中引起严重的副作用。因此，探索一种简单、生物相容性良好，同时具备可以调节肿瘤微环境以及成像指导治疗功能的多功能纳米平台仍然是一个关键的挑战。

自然界中蔬菜叶子富含大量的由类囊体和基质组成的叶绿体。与肿瘤微环境类似，在环境压力，例如低温或高盐条件下，过氧化氢也会聚集在叶绿体中。为了避免氧化损伤，蔬菜叶子在基质和类囊体膜上形成稳健的抗氧化体系。例如，类囊体膜上的过氧化氢酶可以催化毒性的过氧化氢分解为氧气。此外，作为光合作用的主要部位，类囊体膜上富含大量的叶绿素用于太阳能的转换。叶绿素在光照条件下能产生单线态氧，使其成为一种理想的天然光敏剂用于光动力（PDT）治疗。因此，蔬菜的类囊体膜可能成为一种理想的治疗平台用于调节肿瘤微环境以及基于PDT的肿瘤治疗。

受此启发，中南大学的刘又年教授团队（第一作者欧阳江，通讯作者陈万松、刘又年）开发了一种具有独特结构及功能的仿生纳米类囊体用于癌症治疗，通过自上而下的策略，从类囊体膜制备纳米类囊体，同时保持原始类囊体的成分。例如纳米类囊体上的过氧化氢酶通过催化肿瘤内生的过氧化氢分解为氧气克服肿瘤缺氧，同时，在近红外光的照射下，纳米类囊体上的叶绿素可以进一步转化氧气，形成高毒性的单线态氧，进而诱导肿瘤细胞凋亡。体外和体内实验结果表明，纳米类囊体不仅能改善肿瘤细胞的氧气水平，克服肿瘤缺氧，同时在近红外光的照射下还能高效地杀死癌细胞消除肿瘤，相比于与纳米类囊体类似的叶绿素负载的脂质体，其在缺氧条件下杀死肿瘤细胞的能力远胜于后者。此外，纳米类囊体发射的近红外荧光可以非侵害地实时引导活体治疗，实现多种功能集一身的优势。因此，这些多功能的纳米类囊体拥有高生物安全性、低成本和简单的制备工艺，在临床转译上具有巨大的潜能。

该研究结果发表在Chemical Communications上，相关技术已申请国家发明专利（专利申请号：201810165420.3）。

该论文作者为：Jiang Ouyang, Liqiang Wang, Wansong Chen, Ke Zeng, Yajing Han, Yan Xu, Qunfang Xu, Liu Denga and You-Nian Liu

来源：X-MOL