照照光就能杀伤肿瘤?光热疗法进入临床还需迈过三道坎
光热疗法是利用具有较高光热转换效率的材料,将其注射到人体内部,使其聚集在肿瘤组织,并在外部光源(一般是近红外光)的照射下将光能转化为热能来杀死癌细胞。它具有选择性高,全身毒副作用小,并且治疗时间短(大约几分钟),治疗效果明显的特点。
近几年,肿瘤的精准化治疗正成为肿瘤临床治疗的趋势。凭借着科研人员的不断努力,光热疗法这种基于纳米医学的肿瘤治疗方式逐渐进入人们的视野。
中国科学院深圳先进技术研究院生物医药与技术研究所研究员蔡林涛团队联合香港科技大学、香港中文大学(深圳)教授唐本忠团队等,开发了新型的AIE纳米气体药物递送系统,首次提出基于一氧化碳气体抑制热休克蛋白的独特策略,为肿瘤低温光热治疗提供了新思路。相关研究成果近日在线发表于国际期刊《德国应用化学》。
探索低温光热治疗新策略
除了传统的手术、化疗、放疗治疗肿瘤的“三板斧”外,如今针对肿瘤的靶向药物、介入治疗、免疫治疗等治疗手段,也为医生提供了更多的选择。
“光热疗法也是近几年兴起的一种非侵入性的、高度靶向的癌症治疗新方法。”天津大学生命科学学院教授王生介绍,这种疗法利用具有较高光热转换效率的材料,将其注射到人体内部,使其聚集在肿瘤组织,并在外部光源(一般是近红外光)的照射下将光能转化为热能来杀死癌细胞。
由于可以通过控制光照射位置和照射时间实现局部治疗,光热疗法选择性高,全身毒副作用小,并且治疗时间短(大约几分钟),治疗效果明显。
“然而强激光会使局部温度升高。若组织温度大于60℃,蛋白质变性和细胞膜破坏会瞬时引起细胞死亡。光热治疗在杀伤肿瘤的同时,也会‘伤及无辜’,灼伤肿瘤附近正常的人体组织。而降低治疗温度又会影响治疗效果。”王生说,如何在较低温度下,特别是低于42℃进行光热治疗对于癌症光学治疗未来的临床转化具有重要价值。
要解决这个难题,也并非无计可施。
科学家们发现,当有机体暴露于高温时,就会由热激发合成一种蛋白,来保护有机体自身。这种热应激蛋白被称作热休克蛋白。从细菌到哺乳动物体内都广泛存在这种蛋白。
“在光热治疗过程中,如果抑制热休克蛋白的合成,就能降低肿瘤细胞的耐热性,从而实现在比较低的温度下,杀灭肿瘤细胞还不损伤正常组织细胞的目的,使光热治疗取得很好的疗效。”王生解释。
抑制热休克蛋白合成通常通过化学小分子抑制剂(如藤黄酸、17-AAG、JG-98等)或siRNA等实现。
但是大多数化学小分子抑制剂往往水溶性差、毒性大,而siRNA往往递送效率低且自身不稳定,极大限制了这些方法在低温光热治疗过程中的应用。
科研人员一直在寻找更加有效的热休克蛋白抑制策略用于提高肿瘤低温光热治疗的效果。
把气体治疗加入光热疗法
此次蔡林涛团队联合唐本忠团队,开发了新型的AIE纳米气体药物递送系统,首次提出基于一氧化碳气体抑制热休克蛋白的独特策略。
“目前气体治疗也是肿瘤治疗中的一种新兴治疗策略,使用一氧化碳、一氧化氮、硫化氢和二氧化硫等气体,在细胞、组织或有机体的各种生理过程中发挥重要的调控作用。”王生介绍,此项研究首次利用气体调控热休克蛋白来增强肿瘤低温光热治疗的效果。
据介绍,该研究构建了一种肿瘤微环境触发的AIE纳米气体药物递送系统,也就是“AIE纳米炸弹”。当“AIE纳米炸弹”与肿瘤微环境中过表达过氧化氢相遇,就会迅速释放一氧化碳气体。
王生介绍,“AIE纳米炸弹”是一种纳米杂化聚集体,由AIE聚合物光热材料与利用羰基铁合成的一种新型两亲性治疗气体载体材料——mPEG(CO)共组装形成。这种聚集体在激光的激发下,可以发射强烈的近红外荧光,并具有高达38.1%的光热转化效率。过氧化氢触发纳米杂化聚集体“爆炸”,在局部范围短时间内释放大量一氧化碳气体。
研究结果显示,利用“AIE纳米炸弹”进行光热治疗过程中,释放出来的一氧化碳可以有效抑制热休克蛋白的过表达,提高肿瘤低温光热治疗的效果。同时一氧化碳还可以在一定程度上抑制肿瘤细胞的快速增殖。
“除了此次在低温光热治疗策略方面取得新突破外,科研人员在光热转换试剂、组合策略等方面也在进行积极的尝试。”王生举例,比如目前科研人员在提高有机光热转换试剂潜力方面已经取得了可观的进步,包括增加肿瘤靶向性等。
此外,目前有机光热转换试剂的开发也取得了良好的进展。科研人员已经发现包括二酮吡咯并吡咯、可可碱、卟啉、聚合物等在内的许多有机物可产生良好的光热效应。与应用、研究更广泛的光热治疗无机材料相比,有机光热转换试剂因具有良好的生物降解性和易于通过肾脏清除的功能脱颖而出。此外,有机光热转换试剂在可再现性、控制、制备和易于合成修饰等方面具有优势。
“我国在光热转换试剂材料的开发方面具有深厚的研究基础,在国际上处于领先水平。”王生说。
2022年3月,《先进功能材料》上刊登了南昌大学教授王红明团队的成果,团队设计并合成了一种以聚乙二醇(PEG)链作为亲水锚的两亲性方酸菁(SQ)染料PSQ。在水溶液中,PSQ自发自组装成均匀的纳米球PSQ-NSs,具有强烈的近红外吸收、高淬灭荧光、良好的水溶性、生理稳定性和生物相容性等性质,光热转换效率达81.2%,显示出了可作为用于光热治疗的光热转换试剂的巨大潜力。
中国科学技术大学化学与材料科学学院教授江俊课题组联合该校生命科学与医学部教授王育才课题组,发现了一种具有类金属电子结构的新型材料HMO,可实现对红外光的高效光吸收,能够极大地提升对肿瘤深层组织的光热治疗效果,同时减少副作用。2021年12月,相关研究成果发表于《先进功能材料》。
进入临床还需突破技术难点
“虽然科研人员在光热治疗方面取得了一定的成果,但目前光热疗法还处于基础研究和临床研究阶段,暂时还没有大规模应用于临床。”王生说,究其原因,主要是还有一些技术难点有待突破。
首先,激光的穿透深度有限,无法入射人体深层,因此只适用于部分浅表肿瘤,而对于身体内部的肿瘤则有些束手无策。
其次,在治疗温度的选择上,高温治疗(50℃以上)容易引起肿瘤周边正常组织损伤,而低温光热治疗(42℃—46℃)则易于因肿瘤细胞内热休克蛋白的表达而造成治疗效果不佳。
第三,在光热转换试剂材料的选择上,一些安全性高的有机小分子光热稳定性较差,而稳定性较高的纳米材料的潜在毒性还需要进一步研究。
“目前光热疗法主要应用在肿瘤治疗方面,另外也有部分研究显示光热疗法也可用于抗感染、肥胖治疗、血管病的治疗等。”王生介绍。
日前,温州医科大学教授王佰亮团队在《ACS纳米》上发表了最新研究,团队开发了一种温和的光热纳米治疗平台,该平台通过pH响应性吩噻嗪染料的自组装配制而成。这些具有高达84.5%的光热转换效率的有机纳米粒子,只需要超低光剂量即可在650纳米激光照射及pH5.5条件下实现有效的低温光热细菌抑制作用。
今年一项减肥“黑科技”也发表在《ACS纳米》上,来自新加坡南洋理工大学和英国剑桥大学的科研团队,进行了一项“透皮光热药物疗法重塑肥胖和代谢紊乱的脂肪组织”的研究。团队开发了一种含有硫化铜纳米颗粒的水凝胶,利用近红外光转换的热量来燃烧皮下脂肪。
相关推荐
中新健康周报|医疗领域全国共立案5.2万人;海尔生物并购上海莱士
中新健康 | 首儿所通州院区主体结构封顶 预计2027年投入使用
中新健康|北大医疗今年前三季度收入约39.3亿元 预计年内实现盈亏平衡
医保统筹支付、个人自付、个人自费分不清?看完你就明白了!
东北铁栏杆是甜的?打出溜滑也能受重伤?这些操作轻易别尝试
专访哈佛大学刘军:AI医疗是人类医生的助手而非对手
在冬季如何防滑?不慎跌倒,如何正确处理?
好医生集团董事长耿福能:守正创新,促进中医药产业高质量发展
为什么有些食物让我们心情愉悦
“碎片化睡眠法”危害大不宜效仿
木薯糖水爆火,有人为啥喝“中毒”了
厚底雪地靴易摔伤或致筋膜炎 提醒:80%的人鞋都选错了
- 最近发表
-
- 随机阅读
-
- 商务印书馆发布8月十大好书 “大师文集”新品致敬哲学经典
- 种业振兴,资源基础更坚实
- 菲律宾4月失业率小幅上升 失业人数增至204万
- 《妈妈!》:记忆遗失中的爱与和解
- “中原粮仓”河南秋收近尾声 冬小麦播种拉开序幕
- 1000千瓦功率等级内电混合动力机车在大连下线
- 新闻观察丨美债危机“毒瘤”难除 评级下调敲响警钟
- 文旅部:今年前三季度全国营业性演出场次34.2万场
- 今年退市第一股摘牌离场
- 品读齐白石的艺术人生
- 加拿大报纸出版商2022年总营收降至不足20亿加元
- 巴基斯坦一空军基地遇袭 巴军挫败袭击并开展清剿行动
- 西部计划实施20年:青海西部计划服务县增长至44县(市、区)
- 澳大利亚企业与中国先进生产力结合圆桌会谈在悉尼举行
- 家门口享“文化大餐” 山西7年免费送戏下乡进村超10万场
- “世客会”如何助力客家文化传承和客家围屋保护?
- 中国援纳医疗队向当地学生传授中医文化
- “双师型”人才刘炜:坚守三十年 做船舶“心脏”守护者
- 我国首次完成全国683个城市城区范围确定
- 农旅融合 江西南昌深耕葡萄产业催生“甜蜜经济”
- 热门推荐
-
- 外媒:法国外交部宣布将安排包机从海地撤侨
- 北京丰台首次发布“城市场景清单” “给优惠”转向“给机会”助企业发展
- 加拿大安大略省历来首位以法语为母语的省督宣誓就职
- 福建省莆田港吞吐量今年来突破5000万吨
- 无差别射杀平民、“杀人比赛”……以军在加沙暴行被曝光!
- 古茗联名“天官赐福”动画,好茶真奶再掀国风新潮
- 广东画院副院长冯少协推出油画新作《潮汕英歌舞》
- 国家卫健委:根据监测 目前流行急性呼吸道疾病均由已知病原体引起
- 美团联动各方加快解决骑手“进门难”,20余城落地500多个“骑手友好社区”
- 新传感器可提前17年检测阿尔茨海默病
- 2022年积极财政政策提升效能 保障和改善民生 支持经济恢复发展
- 山东书画艺术“百花齐放” 产业链条向宽领域延伸
- 亚投行行长谈中国经济:增长数字放缓,但绝对财富创造大得多
- 冰城海关赴京沪全程监管 4万余只进口种禽“落户”黑龙江
- (经济观察)七月车市“淡季不淡” 新能源迎关键节点
- 损人害己!美国半导体协会:对中国设限或损害本国产业
- 3D纪录电影《新三峡》在武汉首映
- 新能源车免征购置税四度延期 消费税改革备受关注
- 在焊花中淬炼成才 这位青年工匠不简单
- 彰显“金融为民”担当,邮储银行扎实开展2024年“金融教育宣传月”活动