[Angew] 余辉发光循环放大策略预测抗癌效率

通讯作者：张晓兵

通讯单位：湖南大学化学化工学院

利用免疫系统消除恶性细胞的癌症免疫疗法已成为癌症治疗的重要治疗方法之一。为了实现有效的癌症免疫治疗，需要一种理想的治疗干预来提高肿瘤部位的免疫原性并促进抗原向树突状细胞（DCs）呈递。免疫原性细胞死亡（ICD）是一种很有前景的方法，它可以激发癌细胞的免疫原性对抗免疫功能失调的微环境。

活性氧（ROS）诱导的内质网应激是诱发ICD的有效方法之一。基于ROS的治疗（如放疗、光动力疗法或化学动力学疗法）促进ICD相关免疫原性更有效。然而，在癌症治疗期间所产生的未知剂量ROS往往会导致不良的免疫反应（如ICD不足、对正常组织或免疫系统的毒性等）。

图1. 筛选用于余辉发光的半导体聚合物纳米粒子（SPN）：（a）半导体聚合物（PFODBT、TTFQx、PCPDTBT和PFO）的化学结构；（b）通过纳米沉淀制备SPN；（c）SPN在H2O中的动态光散射；（d）各种SPN的荧光光谱；（e）SPN的照片（上图）和余辉图像（下图）；（f）e中SPN余辉强度的量化；（g）SPN产生1O2的能力。

基于此，湖南大学化学化工学院张晓兵教授开发了一种新型有机余辉纳米材料（PFODBT@CPPO），通过近红外余辉发光可视化在ROS介导的癌症治疗过程中ROS的产生。在该余辉体系中，聚[2,7-（9,9'-二辛基芴）-alt-4,7-双（噻吩-2-基）苯并-2,1,3-噻二唑]（PFODBT）具有三个关键作用（例如，余辉引发剂、底物和中继单元），而双-（2,4,5-三氯-6-（戊氧基羰基）苯基）草酸酯（CPPO）起到放大的作用唤起更强的余辉。PFODBT@CPPO产生的单线态氧（1O2）不仅通过双循环放大途径参与增强余辉，而且还负责提升细胞内氧化应激。细胞内氧化水平的增加进一步诱发了伴随DAMPs释放的ICD，并增强了癌细胞的抗原性。相关工作以“Cyclic Amplification of the Afterglow Luminescent Nanoreporter Enables to Predict Anti-cancer Efficiency”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。

图2. 体内癌症余辉成像和发光与抗癌效率相关：（a）PFODBT@CPPO光动力效应诱导的ICD和抗癌作用示意图。携带皮下4T1异种移植肿瘤的小鼠注入不同浓度的PFODBT@CPPO（0-2.0 mg/mL）（n=5）。余辉成像，这些肿瘤接受了5秒的白光照射。对于癌症治疗，肿瘤接受了15分钟的照射；（b）带有皮下4T1异种移植肿瘤的小鼠的余辉图像。PFODBT@CPPO（2.0 mg/mL）注射；（c）余辉和荧光图像的信号背景比；（）停止第一次和第二次照射后肿瘤区域余辉强度的相应量化；（e）携带4T1肿瘤的小鼠的余辉图像；（f）e)中肿瘤区域余辉强度的相应量化；（g）4T1肿瘤切片中CRT表达的代表性免疫染色荧光共聚焦图像；（h）来自g的CRT荧光信号强度的量化；（i）余辉强度和CRT表达之间的相关性，使用来自f和h的数据计算；使用酶联免疫吸附测定法检测到的肿瘤中的肿瘤坏死因子-α（TNF-α）（j）和白细胞介素-6（IL-6）（k）水平；（l）每组的肿瘤生长曲线；（m）治疗后24小时肿瘤切片的H&E染色图像；（n）第16天余辉强度与肿瘤生长抑制率之间的相关性，使用来自f和l的数据计算。

该纳米材料的余辉发光信号与光驱动产生的¹O₂和抗癌效率之间有着很好的相关性。综上所述，这一新型的成像策略为预测ROS介导的癌症治疗期间的ICD程度提供了一种非侵入性工具，有助于实现精准的免疫治疗。

参考文献：

Youjuan Wang, Guosheng Song, ShiyiLiao, Qiaoqiao Qin, Yan Zhao, Linan Shi, Kesong Guan, Xiangyang Gong, PengWang, Xia Yin, Qian Chen, Xiao-Bing Zhang, Cyclic Amplification of theAfterglow Luminescent Nanoreporter Enables to Predict Anti-cancer Efficiency, Angew. Chem. Int. Ed. 2021. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104127.