2024年5月9日，杨奎琨课题组在肿瘤联合治疗领域取得重要进展，研究成果以《聚合前药纳米载体用于化学能激发的自我增强型化疗/气体治疗联合疗法》(Polyprodrug Nanomedicine for Chemiexcitation-Triggered Self-Augmented Cancer Chemotherapy and Gas Therapy)为题发表在《Biomaterials》上，为肿瘤联合疗法提供了新思路。
近年来，一氧化碳(CO)在抗肿瘤气体治疗领域受到了越来越多的关注。CO可通过干扰细胞色素c氧化酶并产生过量活性氧(ROS)诱导线粒体破坏和肿瘤细胞凋亡。但是，CO对肿瘤细胞的作用是双向的。CO在较低浓度下可促进肿瘤生长，而血液中CO浓度过高则可能导致严重的全身毒性。因此，选择性地将适量的一氧化碳递送到肿瘤部位仍然具有挑战性。与外源性刺激相比，基于内源性刺激的CO递送纳米平台操作方便，穿透深度高，组织损伤小，因此可确保更高的抗肿瘤效率和更好的生物安全性。特别是，过氧化氢(H2O2)敏感的CO递送纳米药物可以提供前所未有的CO释放控制，以响应肿瘤组织中过量的H2O2，使其成为精准抗肿瘤气体治疗的理想载体。尽管目前已经开发出多种H2O2响应性CO纳米载体来进行肿瘤治疗，但由于气体治疗本身的局限性，它们的临床转化仍然具有挑战性。主要是，大多数H2O2响应性CO纳米发生器由过渡金属基前药组成，这引起了人们对其生物相容性的担忧。此外，肿瘤组织中的H2O2水平不足以诱导持续的CO释放，导致以CO为基础的气体治疗难以确保长期的肿瘤抑制效果。因此，将CO气体治疗与常规抗肿瘤策略相结合，实现对肿瘤生长的有效抑制是非常必要的。
课题组设计并合成了一种基于聚合前药的CO纳米发生器，用于抗肿瘤化疗/气体协同治疗，实现了CO和化疗药物喜树碱在肿瘤部位的精确可持续释放，极大提高了肿瘤的治疗效果。与传统CO纳米载体相比，这项研究所设计的聚合前药CO纳米发生器在协同抗肿瘤化疗/气体治疗中有以下优势:1)在聚合纳米药物中负载无过渡金属的COP用于CO递送，从而显著提高CO纳米发生器的生物相容性; 2) CPT可以响应肿瘤组织中过量的H2O2进行释放，从而激活烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase, NOX)使肿瘤中H2O2水平进一步升高，H2O2的级联生成和CPT的自加速释放可以快速生成CO，从而实现有效的抗肿瘤化疗/气体结合治疗; 3)由于一氧化碳能使肿瘤细胞对化疗增敏，因此聚合前药CO纳米发生器在抑制肿瘤生长方面比单独化疗或气体治疗具有更大的潜力。
哈尔滨工业大学杨奎琨教授，胡颖教授和新加坡国立大学陈小元教授为论文共同通讯作者。杨奎琨课题组科研助理王庆福，博士研究生赵娅为论文共同第一作者。
该研究受到国家自然科学基金、哈尔滨工业大学前沿探索基金、哈尔滨工业大学创业基金等项目资助。
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H2O2响应性聚合前药纳米载体用于化学能激活的自我增强抗肿瘤化疗/气体联合疗法
