科学家开发出多功能肿瘤诊疗纳米药物

中国科学院生物物理研究所研究员秦燕课题组、陈润生院士课题组和北京科技大学教授王天宇、姜健壮合作，开展了癌症的动态可转换核磁共振成像（MRI）诊断以及铁死亡治疗、光热治疗和化疗的协同治疗研究。利用铁的核磁性质诊断、引发细胞快速死亡的特性杀灭肿瘤细胞。题为“Modulated Ultrasmall γ-Fe2O3Nanocrystal Assemblies for Switchable Magnetic Resonance Imaging and Photothermal-Ferroptotic-Chemical Synergistic Cancer Therapy”的相关成果11月20日在线发表于《先进功能材料》。

“铁元素是血红蛋白和许多维持生命的不同酶中的主要功能元素，但铁离子在癌细胞中的积累能导致癌细胞死亡，这也使铁离子成为未来有潜力的肿瘤治疗方法之一。”论文第一作者杨包产说。研究者们开展了癌症的动态可切换MRI诊断和铁死亡治疗以及光热、化疗协同治疗研究，开发了多层次的氧化铁（Fe2O3）结构，并进一步结合靶向分子叶酸（FA）和化疗药物（Dox），得到多功能肿瘤诊疗纳米药物UF@PPDF NPs。

据介绍，该药物分级组装结构大大提高了铁的利用效率，可以快速释放铁离子和化疗药物，从而实现了铁死亡治疗以及光热治疗和化疗相结合的三功能协同肿瘤治疗。对于MRI，该药物可通过动态T2-T1成像切换清晰地显示肿瘤组织的大小和致密度，实现了肿瘤的高分辨诊断。在陈润生院士组的帮助下，通过差异表达基因的RNA测序（RNA-Seq）分析也表明，UF@PPDFNPs的三功能协同肿瘤治疗在癌细胞信号转导中具有多方面的作用。其中，细胞呼吸和电子传输被显著上调，而表观遗传途径，包括染色质修饰和转录活性被严重下调，从而导致细胞凋亡。

该药物为高效的深部肿瘤诊疗提供了新的可能性，其结构调制策略也为开发铁基生物纳米材料用于癌症治疗及多种疾病的治疗提供了借鉴意义。