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四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室钱志勇教授团队:肿瘤靶向供氧的光敏前药纳米粒用于荧光/光声成像介导的光动力治疗

四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室钱志勇教授团队于 2019 年 2 月在 Advanced Functional Materials(影响因子: 15.621)发表文章 “Perfluorocarbon-Loaded and Redox-Activatable Photosensitizing Agent with Oxygen Supply for Enhancement of Fluorescence/Photoacoustic Imaging Guided Tumor Photodynamic Therapy”(长按下方二维码即可阅读原文)。



光动力治疗(photodynamic therapy,PDT)是一种很有潜力的微创肿瘤治疗方法,已广泛用于表皮癌、头颈部鳞癌、食道癌和乳腺癌等抗肿瘤研究中。PDT的主要作用机制是光敏剂将吸收到的辐射能转换给肿瘤周围的氧气,并产生细胞毒性的单线态氧(1O2)用以治疗肿瘤。然而,大多光敏剂存在溶解性差、易聚集淬灭和肿瘤靶向性差等问题,特别是由于激发波长较短,光敏剂易在正常组织中激活生成 1O2产生非特异光毒性,导致它们的临床应用受限。另外,实体瘤乏氧也是影响PDT疗效的重要因素。肿瘤细胞代谢异常旺盛,过度增殖导致血管系统发育不完善,从而在绝大多数实体瘤内的含氧量都比正常组织要低很多。而氧气是 PDT 起效的关键原料,这就导致了乏氧肿瘤在接受PDT时可能会产生疗效抵抗作用。。。。。四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室钱志勇教授团队于 2019 年 2 月在 Advanced Functional Materials(影响因子: 15.621)发表文章 “Perfluorocarbon-Loaded and Redox-Activatable Photosensitizing Agent with Oxygen Supply for Enhancement of Fluorescence/Photoacoustic Imaging Guided Tumor Photodynamic Therapy”(长按下方二维码即可阅读原文。


有鉴于此,针对PDT临床应用的多重限制因素,钱志勇教授团队构建了一种用于光动力治疗乳腺癌的肿瘤靶向输送氧气、还原环境响应性激活的智能型纳米化前药递送系统。我们利用化学偶联法将光敏剂二氢卟吩e6(Ce6)通过二硫键偶联到生物可降解高分子材料透明质酸(HA)的侧链上,制备两亲性的还原响应激活的智能 PDT 前药 HA-ss-Ce6(HSC),其可在水中发生自组装形成球形纳米粒。在此基础上,通过超声乳化分散法将具有高氧亲和性的全氟己烷(PFH)小液滴包载入HSC内核,构建出一种肿瘤微环境响应性激活的自供氧光动力治疗剂 PFH@HSC纳米粒。


图1 肿瘤微环境响应激活的自供氧光动力前药PFH@HSC的构建及体内过程示意图


该纳米粒作为供氧的、肿瘤微环境响应性激活的光敏药物递送系统,可以改善光敏剂的溶解性、提高光敏剂的肿瘤靶向性、克服实体肿瘤乏氧导致的PDT疗效抵抗等。另外,利用Ce6分子本身的荧光和光声特性,该纳米体系可以实现荧光/光声成像介导的肿瘤光动力治疗,达到诊断与治疗的同步性。本研究工作期望为PDT等氧依赖性疗法治疗乏氧实体肿瘤提供新思路。


专家点评


杨志谋教授:肿瘤乏氧是目前肿瘤治疗研究的一个重要攻克方向,其对化疗、放疗及光动力治疗等氧气依赖性疗法的疗效发挥影响显著。另外,乏氧的肿瘤也会造成肿瘤微环境 HIF-1α 等表达水平上升,导致肿瘤微环境恶化而治疗失效。在本文中,钱志勇教授团队构建了一种“All-in-One”的多功能光动力治疗纳米体系,旨在解决光敏剂分子难溶、靶向性不佳、非特异性光毒性及肿瘤乏氧等系列问题。作者在构建纳米体系时采用的“辅料”透明质酸、全氟化碳等生物相容性较好,具有潜在的临床应用可能。该研究为其他需氧型疗法的靶向纳米药物制剂的开发提供了新策略及新方法,对肿瘤靶向及微环境响应的多功能纳米制剂的开发具有较好的指导意义和参考价值。



杨志谋,南开大学教授,国家杰出青年基金获得者。男,1978年出生,本科毕业于南京大学高分子系,博士毕业于香港科技大学化学系,师从徐兵教授,随后于斯坦福大学医学院从事博士后工作,2009年3月加入南开大学生命科学学院任教授,博导。主要研究方向为多肽水凝胶的可控制备及生物医疗应用。在该研究领域发表SCI收录论文100余篇,论文他人SCI引用次数>6000次。获天津市自然科学一等奖(1/11),获青年拔尖、优秀青年基金和新世纪优秀人才等项目资助。2018年入选国家杰青。


作者投稿心得


由于肿瘤的异常代谢,乏氧成为实体瘤的一种共性,这也是肿瘤具有难治性的一个重要原因。近年来,光动力治疗肿瘤的研究较热,然而目前阻碍其临床应用的一些关键问题还没有得到完美解决。作者经过文献调研,基于过往的研究基础,构建了一种可以兼顾解决光动力治疗肿瘤时存在的多种问题的智能纳米制剂。科学的试验设计对论证前期假设来说是十分有必要的,也将直接决定了文章的说服力。另外,文章 Introduction 部分的撰写也是非常值得重视的,一定需要把作者立题的逻辑思路讲清晰,研究意义讲透彻,这样文章更容易得到编辑的认可和同行读者的共鸣。


通信作者



钱志勇,博士,四川大学二级教授,四川大学华西医院肿瘤生物研究室/生物治疗国家重点实验室教授、博士生导师,国家杰出青年基金获得者、国家“万人计划”科技创新领军人才,中国医药生物技术协会纳米生物技术分会主任委员,担任Materials ExpressJ Biomed Nanotechnol等学术期刊主编,担任Chinese Chemical LettersJ Biological Engineering副主编。在纳米生物材料的构建及其在肿瘤治疗和组织修复中的应用进行了长期的研究,目前已经在Chem Soc RevAdv Funct MaterAdv SciACS NanoNano LettBiomaterials等学术期刊以通讯作者身份发表SCI论文100余篇,论文被SCI他引4000余次,H因子为50。


第一作者



胡丹蓉,博士,助理研究员。2018年毕业于四川大学生物治疗国家重点实验室药剂学专业,导师为钱志勇教授。毕业后继续从事博士后研究,兴趣方向为肿瘤靶向及微环境响应的智能纳米药物递送系统的构建与应用基础研究。目前已在Adv Funct MaterTheranosticsInt J Nanomed等期刊发表多篇论文。


团队简介

四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室钱志勇教授团队


钱志勇教授2005年到生物治疗国家重点实验室建立了纳米生物材料研究团队。本课题组致力于生物医药工程与纳米技术、材料学、医学、药学等多学科交叉领域的研究,构建新型纳米生物材料,探讨其在肿瘤治疗中和组织修复中的应用基础研究,以期望提高肿瘤治疗效果及降低药物毒副作用,促进受损组织的修复。团队带头人钱志勇教授承担了国家科技部、教育部、基金委等多个项目,获得了国家杰出青年基金、优秀青年基金资助,入选国家万人计划科技创新领军人才,为十一五863重点项目召集人,为“四川省青年科技创新团队”带头人。


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本文编辑:汪文静

本文排版:陈红梅 张洪雪

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