中科院肖海华团队研发细胞膜靶向聚合物，抗肿瘤新途径

阳离子聚合物因其与癌细胞的独特相互作用展现了巨大的癌症治疗潜力，但其高毒性限制了其临床应用。为解决这一问题，研究团队开发了一种具抗肿瘤活性的细胞膜靶向阳离子聚合物（PMT）和一种具第二近红外（NIR-II）荧光的生物降解聚合物。该研究强调了通过近红外光在空间和时间上控制阳离子聚合物，以实现光动力疗法、光免疫疗法及NIR-II荧光生物成像。

2024年7月17日，中国科学院化学研究所肖海华团队在《Nature Communications》期刊上发表了题为“Nanoparticles destabilizing the cell membranes triggered by NIR light for cancer imaging and photo-immunotherapy”的研究论文，该研究为利用外部刺激来时空控制阳离子电荷屏蔽纳米粒子提供了新的范式。

目前，化疗和分子靶向治疗仍是主要的癌症治疗方式，尽管其通过损伤DNA、抑制新陈代谢和抗血管生成等方法展现了卓越的抗肿瘤效能，但也面临着严重的毒性、肿瘤多药耐药性等问题。因此，迫切需要开发更具优势的替代疗法。近年来，基于聚合物的药物递送系统和聚合物药物偶联物的研究广泛开展，以克服传统抗癌药物的局限性。

光动力疗法（PDT）作为一种微创肿瘤治疗方式，备受关注，特别是在肿瘤学领域。越来越多的证据表明，PDT能在肿瘤细胞中引发免疫原性细胞死亡（ICD），从而有助于增强光免疫治疗的潜力。然而，PDT诱导的ICD效应在大多数情况下不足以引起有效的免疫反应。因此，光敏剂和阳离子聚合物的同时递送在增强免疫反应方面展现了巨大的潜力。

这次研究开发了具抗肿瘤作用的阳离子纳米颗粒（mt-NP），能够在PDT、光免疫疗法和NIR-II荧光生物成像的近红外光照射下，特异性锚定和破坏细胞膜的稳定性。纳米颗粒中的胆固醇特异性地靶向和锚定细胞膜，在近红外照射下产生大量的活性氧（ROS），从而激活强烈的免疫反应，破坏癌细胞膜的稳定性并对抗肿瘤。

在体外实验中，mt-NP在近红外光照射10分钟后，细胞膜显示出强烈的红色荧光，而照射0至5分钟的红色荧光较弱。近红外光能诱导ROS的生成，并触发mt-NP的解离，释放PMT靶向并破坏细胞膜。在小鼠结肠癌细胞系CT26中的实验表明，mt-NP表现出强大的抗癌活性，而对正常细胞无明显毒性。

在体内实验中，mt-NP注射后肿瘤内的荧光强度上升，7小时达到峰值，显示出明显的肿瘤靶向能力。用mt-NP治疗的小鼠表现出对肿瘤生长的显著抑制，肿瘤抑制率超过90%，且未表现出任何疼痛或压力迹象，体重保持稳定。

研究结果显示，mt-NP不仅活化了T细胞，还增加了肿瘤内CD8 T细胞的浸润，同时通过转化巨噬细胞的免疫表型，重新编程免疫抑制性的肿瘤微环境，从而触发抗肿瘤免疫反应。研究表明，mt-NP在光动力疗法、光免疫疗法及NIR-II荧光生物成像中具有广阔的应用前景。