惡性腫瘤已成為威脅人類健康的主要原因，放射治療是治療惡性腫瘤的四種主要方式之一，約有70％的腫瘤患者在治療過程中需要接受放射治療。放療對腫瘤的局部控制效果比較好，但對遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的控制效果亟待提高。此外，放療對于抗腫瘤免疫的作用尚不完全清楚，不同的放療策略及放射劑量對免疫系統(tǒng)的激活差異較大。臨床上極少觀察到放療旁觀效應(yīng)（局部的放療激活免疫系統(tǒng)，促使遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移腫瘤消退的現(xiàn)象）。因此，如何最大程度的通過放療激活抗腫瘤免疫，從而實現(xiàn)對遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移腫瘤的控制是一個重要的科學(xué)問題。在放療過程中，由于不能對腫瘤組織進(jìn)行實時精準(zhǔn)的成像，從而導(dǎo)致不能動態(tài)準(zhǔn)確的勾畫靶區(qū)。高劑量的輻射通常會對周圍的正常組織特別是效應(yīng)性T細(xì)胞產(chǎn)生放射損傷。此外，放療的直接殺傷效應(yīng)和抗腫瘤免疫效果通常受到乏氧介導(dǎo)的放療抵抗和免疫抑制性腫瘤微環(huán)境的限制。

為了實現(xiàn)實時動態(tài)影像引導(dǎo)的精準(zhǔn)放療并增強抗腫瘤免疫，武漢大學(xué)孫志軍教授、武漢理工大學(xué)張明曦副教授和武漢大學(xué)崔然副教授創(chuàng)新性地利用含有高Z系數(shù)元素的近紅外IIb（NIR-IIb）區(qū)量子點的診療一體化納米探針，用于實時動態(tài)成像引導(dǎo)的精準(zhǔn)放療及放射增敏，并通過過氧化氫酶修飾來緩解腫瘤微環(huán)境的乏氧，提高放療敏感性，促進(jìn)抗腫瘤免疫應(yīng)答。此治療策略通過與免疫檢查點阻斷劑（anti-PD-1）相結(jié)合，可以顯著增強放療的“旁觀效應(yīng)”，有效抑制腫瘤轉(zhuǎn)移，延長生存期。該工作為實時影像引導(dǎo)的精準(zhǔn)免疫放療，提高放療精準(zhǔn)度和動態(tài)適形，提高抗腫瘤免疫療效及增強旁觀效應(yīng)提供了新的策略及研究基礎(chǔ)。

針對活體大面積放療所造成的放射損傷問題，該方法采用了NIR-IIb熒光成像對放療進(jìn)行精準(zhǔn)引導(dǎo)。在808納米激光的照射下，具有靶向性的NIR-IIb量子點探針能夠深入腫瘤內(nèi)部，在微米級的空間分辨率下，實時動態(tài)地對腫瘤邊緣的精準(zhǔn)成像，達(dá)到對放療野的精準(zhǔn)引導(dǎo)，指導(dǎo)放療靶區(qū)的準(zhǔn)確勾畫。同時，由于該量子點探針含有高Z系數(shù)元素，因而表現(xiàn)出良好的放射增敏性能，具有“放療海綿”的作用，不僅促進(jìn)了放療對癌細(xì)胞的直接殺傷作用，還通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生更多的免疫原性細(xì)胞死亡（ICD）引發(fā)強烈的抗腫瘤免疫應(yīng)答。

針對由于腫瘤微環(huán)境乏氧所造成癌細(xì)胞對放療的低敏性，以及腫瘤微環(huán)境中大量免疫抑制性細(xì)胞浸潤造成的降低抗腫瘤免疫的問題，該納米探針通過表面修飾的過氧化氫酶（Cat），能夠快速高效分解腫瘤組織中過量的H2O2，減輕瘤內(nèi)缺氧，增強腫瘤細(xì)胞對放射線的敏感性，減少免疫抑制性細(xì)胞的浸潤，并調(diào)控免疫抑制性腫瘤微環(huán)境。NIR-IIb量子點探針能強效的誘導(dǎo)ICD，招募樹突狀細(xì)胞（DC）并誘導(dǎo)其成熟，進(jìn)而激活CD8+?T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫反應(yīng)，并且引起免疫記憶效應(yīng)。該療法在結(jié)合免疫檢查點阻斷劑（anti-PD-1）后，能夠有效發(fā)揮放療引起的“旁觀效應(yīng)”，抑制遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移腫瘤，延長荷瘤小鼠的生存期。

該研究成果近日以論文形式發(fā)表在綜合性權(quán)威期刊Nature?Communications上，題目為“Theranostic near-infrared-IIb emitting nanoprobes for promoting immunogenic radiotherapy and abscopal effects against cancer metastasis”。武漢大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院2019級博士研究生李豪與武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國家重點實驗室2018級碩士王萌（現(xiàn)為武漢大學(xué)博士研究生）為該論文共同第一作者，武漢大學(xué)孫志軍教授、武漢理工大學(xué)張明曦副教授和武漢大學(xué)崔然副教授為該論文共同通訊作者。

上述研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃(2020YFA0908800、2017YFSF090107), 國家自然科學(xué)基金(82072996、81874131、21974104、22174105)的支持。

全文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41467-021-27485-0

本信息源自互聯(lián)網(wǎng)僅供學(xué)術(shù)交流 ，如有侵權(quán)請聯(lián)系我們立即刪除。